基于層次分析法的風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響因素分析

馬豐云，闕祖坤，朱 健，陳 豪，劉 飛

(1.中廣核新能源投資(深圳)有限公司廣西分公司，廣西 南寧 530000； 2. 中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西 南寧 5300023)

風(fēng)能是綠色環(huán)保新能源之一，建設(shè)風(fēng)電場可充分利用清潔的可再生能源，改善能源結(jié)構(gòu)，節(jié)約煤炭資源，減少煤炭燃燒產(chǎn)生的污染排放量，有利于環(huán)境保護(hù)，符合國家能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向[1-2]。黨的十八大以來，國家出臺諸多新能源政策，風(fēng)電場項(xiàng)目如雨后春筍在全國范圍內(nèi)新建，全面推進(jìn)節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸成為各界學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)[3-4]。在此背景下，因地制宜科學(xué)精準(zhǔn)開展風(fēng)電場項(xiàng)目對區(qū)域環(huán)境影響因素的識別，對促進(jìn)風(fēng)電場項(xiàng)目健康、持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前學(xué)者關(guān)于風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域環(huán)境影響的研究主要集中在風(fēng)建設(shè)制度、生態(tài)環(huán)境破壞和小氣候變化等方面。張立中[5]針對風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域生態(tài)環(huán)境破壞問題，提出了綠化工作舉措進(jìn)行綜合整治。張吉[6]對天津北大港濕地自然保護(hù)區(qū)及周邊風(fēng)電場進(jìn)行調(diào)查，開展了建設(shè)后評價(jià)研究。謝虹[7]從法律制度視角探析了我國目前風(fēng)電場水土流失方面存在法律制度失靈癥狀；邱玉山[8]針對風(fēng)電場項(xiàng)目對黑龍江森工林區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了實(shí)證分析；趙雪衫[9]對風(fēng)電場對區(qū)域小氣候的改變，從而對土壤和植被的影響進(jìn)行了研究。綜上，目前學(xué)者針對風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域生態(tài)環(huán)境、小氣候等方面影響做了系列研究，針對風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、電磁環(huán)境等全局系統(tǒng)性影響評價(jià)研究較少。本文以中廣核新能源投資(深圳)有限公司廣西分公司鐘山東嶺風(fēng)電場工程為例，從全局視角出發(fā)，對風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素進(jìn)行實(shí)證研究，以期為國內(nèi)其他風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目提供理論和技術(shù)參考。

1 工程概況

2013年12月，廣西壯族自治區(qū)[2013]1703號文件核準(zhǔn)了中廣核新能源投資(深圳)有限公司廣西分公司鐘山東嶺風(fēng)電場工程。項(xiàng)目建設(shè)裝機(jī)總?cè)萘繛?9.5 MW、8臺單機(jī)容量為2 500 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、8臺單機(jī)容量為2 000 kW的風(fēng)力電機(jī)組和4臺單機(jī)容量為3 400 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。項(xiàng)目計(jì)劃于2018年8月開工，2020年4月竣工，設(shè)立有5座高測風(fēng)塔(2座90 m高7325號、7326號為可研階段設(shè)立，3座80 m高7341號、7342號、7343號)。廣西煤、氣、油等資源相對匱乏現(xiàn)狀，水電資源開發(fā)程度較大，受目前資源條件限制，新能源將是廣西今后能源發(fā)展的新方向，從長遠(yuǎn)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展來看，本風(fēng)電場具有一定的開發(fā)價(jià)值。

2 魚骨圖分析

魚骨圖分析法作為一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”和透過現(xiàn)象看本質(zhì)的分析方法，已被廣泛地應(yīng)用于工程建設(shè)和管理等研究領(lǐng)域[10-11]。本文創(chuàng)新性地將魚骨圖分析法引入風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素的問題分析中。參考《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》及相關(guān)法律法規(guī)要求，基于對風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)期和運(yùn)營期對環(huán)境的影響進(jìn)行了深入的監(jiān)測和調(diào)查基礎(chǔ)之上，專家組采用“頭腦風(fēng)暴”形式對問題進(jìn)行聚焦。分別從生態(tài)環(huán)境、噪聲環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體廢物、光污染、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故、電磁污染8個方面梳理本項(xiàng)目對環(huán)境的影響因子，見圖1。

圖1 風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素魚骨圖

3 層次分析法分析

3.1 層次分析法原理

層次分析是一種定性與定量相結(jié)合的分析方法，被廣泛地應(yīng)用于決策方案分析中，也有學(xué)者將該方法應(yīng)用于工程項(xiàng)目關(guān)鍵影響因子識別研究[12]。由美國運(yùn)籌學(xué)家Saaty在20世紀(jì)70年代提出，其原理是將多目標(biāo)決策復(fù)雜問題分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等遞階層次，各層次相互之間獨(dú)立[13]。邀請行業(yè)專家或技術(shù)人員根據(jù)表1中的標(biāo)度判斷，進(jìn)一步量化成兩兩指標(biāo)的判斷矩陣[14]。AHP模型獲取指標(biāo)權(quán)重操作如下：

第一步，構(gòu)建遞階層次分析結(jié)構(gòu)。將風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境的影響因素分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

第二步，構(gòu)造判斷矩陣。分別計(jì)算生態(tài)環(huán)境、噪聲環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體廢物、光污染、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故、電磁污染八個準(zhǔn)則層指標(biāo)的判斷矩陣。將同一層的兩個指標(biāo)xi和xj對上一層次某個指標(biāo)ym的相對重要性進(jìn)行兩兩比較，采用表1中的1-9標(biāo)度法來定量表示。判斷矩陣xij用表示，即可構(gòu)造判斷矩陣X。

表1 1-9標(biāo)度法

第三步，計(jì)算判斷矩陣最大特征值、特征向量。本研究中利用Matlab R2014a軟件計(jì)算風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境的影響因素評價(jià)體系矩陣X的特征值、特征向量、最大特征值。公式如下：

XW=γmaxW

(1)

式中：X為判斷矩陣；γmax為判斷矩陣X的特征值；W為特征值對應(yīng)的特征向量。

第四步，判斷矩陣一致性檢驗(yàn)。采用yaahp 10.2分析軟件對判斷矩陣X進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，公式為

(2)

(3)

式中：γmax為判斷矩陣X的最大特征值；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)均值；CI為一致性指標(biāo)。其中，RI取值與階數(shù)n有關(guān)，見表2所示。

表2 隨機(jī)一致性指數(shù)RI

當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過表2一致性檢驗(yàn)。

CR>0.1時(shí)，不符合一致性，對xij進(jìn)行調(diào)整，再次進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

第五步，確定各層元素權(quán)重。一致性檢驗(yàn)合格后，γmax為對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)向量，通過歸一化處理，可得到指標(biāo)對應(yīng)權(quán)重ω。

3.2 層次結(jié)構(gòu)模型的建立

建立層次模型目的是識別風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響的關(guān)鍵性因素，因此，結(jié)合圖1，依據(jù)層次分析法中目標(biāo)層、中間層以及決策層原理，將影響因子分為：目標(biāo)層(A層)為風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素，中間層(B層和C層)為風(fēng)電場項(xiàng)目對環(huán)境的影響因素，其中B層為8個分析因子，C層為19個具體指標(biāo)，如圖2所示。

圖2 風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素層次結(jié)構(gòu)模型圖

3.3 指標(biāo)體系權(quán)重分析

通過式(1)～(3)，運(yùn)用yaahp 10.2分析軟件計(jì)算得到中間層(B)及8個準(zhǔn)則層指標(biāo)判斷矩陣的最大特征值(γmax)和一致性比率(CR)，詳見表3。可知判斷矩陣CR均符合一致性檢驗(yàn)，表明研究結(jié)果比較客觀。進(jìn)一步通過歸一化方法，計(jì)算得到風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素各指標(biāo)層的權(quán)重，詳見表4所示。

表3 判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

表4 風(fēng)電場工程建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境影響因素指標(biāo)權(quán)重

由表4可知，生態(tài)環(huán)境B1、噪聲環(huán)境B2和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故B7是導(dǎo)致本項(xiàng)目對環(huán)境影響的關(guān)鍵性準(zhǔn)則層，權(quán)重均為0.728 6。從指標(biāo)層指標(biāo)權(quán)重大小來看，主變壓器油風(fēng)險(xiǎn)C16、箱式變壓器油風(fēng)險(xiǎn)C17、地表植被破壞C1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動噪聲C4、地表水土流失C2五個指標(biāo)因素權(quán)重最大，分別為0.161 2、0.161 2、0.142 2、0.138 2、0.051 7，因此這五個指標(biāo)是本項(xiàng)目對環(huán)境影響的主要因素。經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場實(shí)地逐一排查，與工程實(shí)際情況相符合。故在本項(xiàng)目施工和運(yùn)營期中需加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、噪聲環(huán)境應(yīng)對和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故預(yù)防這三個因素，有助于提高風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)。

4 討 論

針對風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域環(huán)境的五個主要影響因素：①項(xiàng)目升壓站主變壓器油重為20.6 t(22.9 m3)，升壓站內(nèi)設(shè)置容積為20 m3的主變事故油池一個，在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和設(shè)備故障情況下有發(fā)生爆炸和火災(zāi)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；②項(xiàng)目新建20臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，每臺風(fēng)機(jī)配置1臺35 kVA的箱式變壓器，因雷電等極端天氣或生產(chǎn)事故可能會引起箱式變壓器發(fā)生火災(zāi)或爆炸等，存在變壓器油泄漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；③風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目涉及風(fēng)機(jī)永久占地，道路基礎(chǔ)和集電線路電纜溝修建對地表的剝離、開挖，施工期施工人員住宿和生活占地，存在地表植被破壞風(fēng)險(xiǎn)；④風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)距離風(fēng)機(jī)底部10 m處，晝間噪聲值為52.8～59.8 dB(A)，夜間為52.2～63.9 dB(A)，存在噪聲污染；⑤風(fēng)電場工程建設(shè)涉及地表開挖、臨時(shí)棄渣場，若工程防治措施不到位存在水土流失生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)和資料顯示，本文研究結(jié)果與工程實(shí)際情況相符，因此該成果在實(shí)際工程施工中具有一定應(yīng)用的價(jià)值，可為類似風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目提供參考。

5 結(jié)論與建議

為了精準(zhǔn)識別風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境的主要影響因素。本文引入魚骨圖分析法從生態(tài)環(huán)境、噪聲環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體廢物、光污染、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故、電磁污染8個層面梳理了風(fēng)電場對環(huán)境影響因素。利用層次分析法得到指標(biāo)層的權(quán)重，發(fā)現(xiàn)主變壓器油風(fēng)險(xiǎn)、箱式變壓器油風(fēng)險(xiǎn)、地表植被破壞、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動噪聲、地表水土流失五個指標(biāo)是風(fēng)電場建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)境的主要影響因素。

針對研究發(fā)現(xiàn)問題，建議從以下四點(diǎn)舉措降低風(fēng)電場項(xiàng)目對環(huán)境的影響。一是按照風(fēng)電場區(qū)、道路及電纜建設(shè)區(qū)進(jìn)行分區(qū)防治，采取護(hù)坡工程、排水工程、臨時(shí)攔擋、臨時(shí)排水、臨時(shí)覆蓋、土地整治和植被建設(shè)工程等類型水土保持措施，恢復(fù)生態(tài)、美化環(huán)境，達(dá)到水土流失防治要求；二是建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)日常巡查工作，避免附近居民在風(fēng)機(jī)附近區(qū)域選址修建房屋，規(guī)避風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動噪聲對居民生活的干擾；三是項(xiàng)目區(qū)建設(shè)事故油池、消防箱和生產(chǎn)生活區(qū)隔離欄等預(yù)防工程，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理部門定期對風(fēng)機(jī)和箱變進(jìn)行檢修和維護(hù)，在運(yùn)營期應(yīng)不斷合理完善環(huán)境污染事故應(yīng)急預(yù)案，避免偶然事故給環(huán)境造成巨大的污染；四是健全環(huán)境保護(hù)管理制度，完善環(huán)保標(biāo)識，加強(qiáng)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)，做好環(huán)境管理臺賬。