徐州市風電場建設土地適宜性評價

王芳蕾 許欽棟

（中國礦業大學環境與測繪學院 江蘇徐州 221100）

0 引言

隨著環境問題的凸顯和部分資源的耗竭， 新能源引發了人們的關注，風能作為1 種清潔無污染的新型能源，也得到了廣泛的應用，其中風能最主要的應用方式為風力發電。江蘇省位于我國東部沿海地區，風能資源豐富，風電場建設項目眾多［1-2］。徐州市位于江蘇省邊緣，處于內陸，風能資源相對貧乏［3］。 但隨著新能源的興起，徐州市也開始進行風能資源的開發，徐州首家風力發電新能源項目于2014 年正式啟動。 本文為探究徐州市的風電場建設的土地適宜性， 選取了多項指標對徐州市的風電場選址適宜性進行綜合評價，得到風電場建設適宜區域，可為徐州市的風電場建設項目的宏觀選址提供借鑒。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區概況

徐州市是江蘇省的1 個地級市，位于江蘇省西北部，地理位置為116°22′—118°40′E、33°43′—34°58′N。徐州市地勢相對比較平坦，由西北向東南降低，地形以平原為主，中部和東部存在少數丘陵山地；徐州市屬溫帶季風性氣候，年均氣溫在14℃左右，年日照時數為2 284 h～2 495 h，年均降水量800 mm～930 mm。截至2019 年，徐州下轄5 個市轄區、3 個縣、2 個縣級市，總面積11 765 km2，常住人口882.56 萬人。 本文選取了徐州市的云龍區、泉山區、鼓樓區、銅山區和賈汪區等5 個市轄區作為研究對象。

1.2 數據來源

本研究用到的數據有年平均風速、地形起伏度、坡度、坡向和地覆蓋類型等5 種數據。 數據來源如表1 所示。

表1 數據類型及來源

2 研究方法

2.1 指標選取及評價體系建立

風電場選址的主要影響因素是風能資源的豐富程度，理論上風能資源豐富、 風向穩定的風電場就具有一定的開發價值。 在實際建設過程中，地形和土地利用等因素也限制著風電場的建設。 本文基于數據可獲取和主導性原則，從風能資源、地形和土地利用三個角度出發， 選取了對風電場建設影響較大的年平均風速、地形起伏度、坡度、坡向和地覆蓋類型等5項指標作為土地適宜性影響因子。

為建立合理的評價體系， 參考風電場建設條件的各種資料，分別對影響風電場建設的各指標進行分析。 年平均風速是反映特定區域風資源狀況的重要指標， 常年平均風速達到3級就可以使機器運作，4 級就可以滿足建設風力發電場的條件；地形起伏度是描述區域地形特征的一個宏觀指標，地形起伏度越大，風電場建設難度越大，建設成本越高，經學者鄧院昌等［4］對239 個風電場地形條件的統計與分析，多半風電場建設在起伏度小于100 m 的地區， 大多數風電場建設在起伏度小于300 m 的地區。 坡度越大的地區，建設大面積風電場的難度越高，選址適宜性越差，經學者鄧院昌等［5］統計，絕大多數風電場建設在坡度小于20%的區域； 坡向決定著風電場的受風面積，坡向為迎風向的區域，接收到的有效風能密度越大，選址適宜性越好，冬半年徐州市以西北風為主，夏半年徐州以東南風為主，冬半年風勢更強勁一些；土地覆蓋類型為建設用地和水域的區域，不適宜建設風電場，容易造成視覺污染和環境污染，基于耕地保護原則，覆蓋類型為耕地的區域也不推薦建設風電場，林地區域多為山地，海拔較高，可以建設風電場，草地和未利用的裸地是最適宜的區域。

根據以上適宜性分析指標對風電場的影響方式及規律，構建合理科學的指標評價體系，如表2 所示。

2.2 指標權重

各選址影響因子對風電場選址的影響程度不同， 為使評價結果更加科學合理，需賦予各項指標不同的權重［6］。 在進行適宜性綜合評價之前，對各項指標的權重進行計算，在研究中選擇使用專家打分法作為權重確定方法。 向13 位學者咨詢意見并對指標重要性打分，對學者們的打分結果求算術平均值，并進行歸一化處理，得到較為客觀合理的各指標權重，如表3所示。

表2 指標評價體系

表3 指標權重分配

3 研究結果

3.1 單因子評價結果

3.1.1 年平均風速

徐州市的年平均風速處于5.35 m/s～6.37 m/s 之間，整體上滿足風電場建設的基本風能資源條件。 從經濟效益的角度出發，大于6.03 m/s 的小部分區域，屬于高適宜區域。 根據年平均風速因子評價結果可知，低適宜區域面積最大，為2 477.54 km2，占比81.6%，分布在徐州市東側邊緣以外的區域；中適宜區域占比16.2%，主要分布在徐州市東側邊緣處；高適宜度面積最小，僅有67.32 km2，占比2.2%，主要分布在徐州市的東北側。

3.1.2 地形起伏度

徐州市的地勢比較平緩，整體地形起伏度較小，最大起伏度為269 m。地形起伏度在300 m 之內的區域基本符合風電場建設條件，所以徐州市的地形條件比較適合建設風電場。 根據地形起伏度因子評價結果可知， 低適宜區域和中適宜區域面積極小，為67.20 km2，僅占總面積的2.2%，主要分布在徐州市北部和南部的丘陵地區； 高適宜區域面積最大， 為2 970.27 km2，幾乎占據整個研究區，分布廣泛。

3.1.3 坡度

徐州市地形主要為平原，地勢較為平緩，整體坡度較低，平均坡度為4.88°，但也存在多處丘陵，主要分布在除西北部外的四周，其中銅山區和賈汪區分布最多。 根據坡度因子評價結果可知，非適宜區和低適宜區面積較小，為262.17 km2，占比8.6%，主要分布在銅山區和賈汪區的丘陵地區；中適宜區占比28.3%，高適宜區面積最大，占比63.0%，兩者分布都比較廣泛且分散。

3.1.4 坡向

徐州市的盛行風為西北風和東南風為主，根據迎風向、側風向和背風向對各個坡向的進行賦值。 各個坡向是統一存在的，所以各個坡向分布比較均勻，面積占比也相近。 根據坡向因子評價可知， 低、 高適宜區域的面積相近， 占比分別為23.5%和24.5%，分布較為廣泛且分散；中適宜區域面積最大，達到1 580.56 km2，占比52.0%，分布也較為廣泛。

圖1 土地適宜性單因子評價結果

3.1.5 土地覆蓋類型

將徐州市的土地覆蓋類型分為建設用地、耕地、林地、草地、未利用地和水域等6 種類型，并根據各地類建設風電場的適宜度進行賦值。 根據土地覆蓋類型因子評價可知，非適宜區域面積為805.48 km2，占比26.5%，主要集中在徐州市中西部的建設用地； 低適宜區域面積最大， 為2 056.16 km2， 占比67.7%，主要分布在徐州市區的四周；中、高適宜度面積較小，僅有175.82 km2， 占比5.8%， 主要分布在徐州市的南部和北部。

土地適宜性單因子評價結果如圖1 所示。

3.2 綜合評價結果

對年平均風速、地形起伏度、坡度、坡向和地覆蓋類型等5項單因子按照分配的權重，利用ArcGIS 進行疊加分析，得到徐州市風電場建設土地適宜性綜合評價結果，如圖2 所示。

圖2 土地適宜性綜合評價結果

4 結論

通過對5 項指標的疊加分析， 得到了風電場選址適宜性的空間可視化結果， 從土地適宜性綜合評價結果中可以得到以下結論：

（1）徐州市風電場建設適宜性分析中，非適宜區和低適宜區占較大比例，非適宜區面積為543.90 km2，低適宜區面積為908.73 km2，二者占徐州市面積的47.8%；中適宜區的面積達到1 452.08 km2，占比47.8%；高適宜區面積較小，為132.75 km2，占比4.4%。

（2）徐州市風電場建設適宜性分析中，非適宜和低適宜區域集中在水域、建設用地及其周圍和丘陵地區，主要分布于徐州市的中部和西部， 高適宜區和中適宜區則集中在年平均風速較大的區域，主要分布于徐州市的東側邊緣。

（3）徐州市的地形條件整體較為符合風電場建設的要求，但受風能資源條件的限制，僅有小部分區域為高度適宜區，中部適宜區面積較大， 年平均風速以及地形條件等符合風電場建設的一般要求，可以開發利用該區域的風能資源。 如要建設風電場，需要對目標區域的生態敏感性、有效風密度等因子進行測量與分析， 還需對目標項目的投資回收期與凈現金流等進行預測計算， 進而對風電場的微觀選址與風電場建設項目的經濟可行性評價。