基于层次分析法的风电场工程建设项目环境影响因素分析

马丰云，阙祖坤，朱 健，陈 豪，刘 飞

(1.中广核新能源投资(深圳)有限公司广西分公司，广西 南宁 530000； 2. 中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁 5300023)

风能是绿色环保新能源之一，建设风电场可充分利用清洁的可再生能源，改善能源结构，节约煤炭资源，减少煤炭燃烧产生的污染排放量，有利于环境保护，符合国家能源产业发展方向[1-2]。党的十八大以来，国家出台诸多新能源政策，风电场项目如雨后春笋在全国范围内新建，全面推进节能减排和低碳经济发展逐渐成为各界学者关注的热点[3-4]。在此背景下，因地制宜科学精准开展风电场项目对区域环境影响因素的识别，对促进风电场项目健康、持续发展具有重要的现实意义。目前学者关于风电场建设项目对区域环境影响的研究主要集中在风建设制度、生态环境破坏和小气候变化等方面。张立中[5]针对风电场建设项目对区域生态环境破坏问题，提出了绿化工作举措进行综合整治。张吉[6]对天津北大港湿地自然保护区及周边风电场进行调查，开展了建设后评价研究。谢虹[7]从法律制度视角探析了我国目前风电场水土流失方面存在法律制度失灵症状；邱玉山[8]针对风电场项目对黑龙江森工林区生态环境进行了实证分析；赵雪衫[9]对风电场对区域小气候的改变，从而对土壤和植被的影响进行了研究。综上，目前学者针对风电场建设项目对区域生态环境、小气候等方面影响做了系列研究，针对风电场建设项目对区域生态环境、水环境、大气环境、电磁环境等全局系统性影响评价研究较少。本文以中广核新能源投资(深圳)有限公司广西分公司钟山东岭风电场工程为例，从全局视角出发，对风电场建设项目对环境影响因素进行实证研究，以期为国内其他风电场建设项目提供理论和技术参考。

1 工程概况

2013年12月，广西壮族自治区[2013]1703号文件核准了中广核新能源投资(深圳)有限公司广西分公司钟山东岭风电场工程。项目建设装机总容量为49.5 MW、8台单机容量为2 500 kW的风力发电机组、8台单机容量为2 000 kW的风力电机组和4台单机容量为3 400 kW的风力发电机组。项目计划于2018年8月开工，2020年4月竣工，设立有5座高测风塔(2座90 m高7325号、7326号为可研阶段设立，3座80 m高7341号、7342号、7343号)。广西煤、气、油等资源相对匮乏现状，水电资源开发程度较大，受目前资源条件限制，新能源将是广西今后能源发展的新方向，从长远节能减排、实现可持续发展来看，本风电场具有一定的开发价值。

2 鱼骨图分析

鱼骨图分析法作为一种发现问题“根本原因”和透过现象看本质的分析方法，已被广泛地应用于工程建设和管理等研究领域[10-11]。本文创新性地将鱼骨图分析法引入风电场工程建设项目对环境影响因素的问题分析中。参考《环境影响评价技术导则》及相关法律法规要求，基于对风电场工程建设项目在建设期和运营期对环境的影响进行了深入的监测和调查基础之上，专家组采用“头脑风暴”形式对问题进行聚焦。分别从生态环境、噪声环境、水环境、大气环境、固体废物、光污染、环境风险事故、电磁污染8个方面梳理本项目对环境的影响因子，见图1。

图1 风电场工程建设项目对环境影响因素鱼骨图

3 层次分析法分析

3.1 层次分析法原理

层次分析是一种定性与定量相结合的分析方法，被广泛地应用于决策方案分析中，也有学者将该方法应用于工程项目关键影响因子识别研究[12]。由美国运筹学家Saaty在20世纪70年代提出，其原理是将多目标决策复杂问题分解成目标、准则、方案等递阶层次，各层次相互之间独立[13]。邀请行业专家或技术人员根据表1中的标度判断，进一步量化成两两指标的判断矩阵[14]。AHP模型获取指标权重操作如下：

第一步，构建递阶层次分析结构。将风电场工程建设项目对环境的影响因素分为目标层、准则层和指标层。

第二步，构造判断矩阵。分别计算生态环境、噪声环境、水环境、大气环境、固体废物、光污染、环境风险事故、电磁污染八个准则层指标的判断矩阵。将同一层的两个指标xi和xj对上一层次某个指标ym的相对重要性进行两两比较，采用表1中的1-9标度法来定量表示。判断矩阵xij用表示，即可构造判断矩阵X。

表1 1-9标度法

第三步，计算判断矩阵最大特征值、特征向量。本研究中利用Matlab R2014a软件计算风电场工程建设项目对环境的影响因素评价体系矩阵X的特征值、特征向量、最大特征值。公式如下：

XW=γmaxW

(1)

式中：X为判断矩阵；γmax为判断矩阵X的特征值；W为特征值对应的特征向量。

第四步，判断矩阵一致性检验。采用yaahp 10.2分析软件对判断矩阵X进行一致性检验，公式为

(2)

(3)

式中：γmax为判断矩阵X的最大特征值；RI为随机一致性指标均值；CI为一致性指标。其中，RI取值与阶数n有关，见表2所示。

表2 随机一致性指数RI

当CR<0.1时，认为判断矩阵通过表2一致性检验。

CR>0.1时，不符合一致性，对xij进行调整，再次进行一致性检验。

第五步，确定各层元素权重。一致性检验合格后，γmax为对应指标的权向量，通过归一化处理，可得到指标对应权重ω。

3.2 层次结构模型的建立

建立层次模型目的是识别风电场工程建设项目对环境影响的关键性因素，因此，结合图1，依据层次分析法中目标层、中间层以及决策层原理，将影响因子分为：目标层(A层)为风电场工程建设项目对环境影响因素，中间层(B层和C层)为风电场项目对环境的影响因素，其中B层为8个分析因子，C层为19个具体指标，如图2所示。

图2 风电场工程建设项目对环境影响因素层次结构模型图

3.3 指标体系权重分析

通过式(1)～(3)，运用yaahp 10.2分析软件计算得到中间层(B)及8个准则层指标判断矩阵的最大特征值(γmax)和一致性比率(CR)，详见表3。可知判断矩阵CR均符合一致性检验，表明研究结果比较客观。进一步通过归一化方法，计算得到风电场工程建设项目对环境影响因素各指标层的权重，详见表4所示。

表3 判断矩阵一致性检验

表4 风电场工程建设项目对环境影响因素指标权重

由表4可知，生态环境B1、噪声环境B2和环境风险事故B7是导致本项目对环境影响的关键性准则层，权重均为0.728 6。从指标层指标权重大小来看，主变压器油风险C16、箱式变压器油风险C17、地表植被破坏C1、风机转动噪声C4、地表水土流失C2五个指标因素权重最大，分别为0.161 2、0.161 2、0.142 2、0.138 2、0.051 7，因此这五个指标是本项目对环境影响的主要因素。经技术人员现场实地逐一排查，与工程实际情况相符合。故在本项目施工和运营期中需加强生态环境保护、噪声环境应对和环境风险事故预防这三个因素，有助于提高风电场建设项目的预期目标。

4 讨 论

针对风电场建设项目对区域环境的五个主要影响因素：①项目升压站主变压器油重为20.6 t(22.9 m3)，升压站内设置容积为20 m3的主变事故油池一个，在超负荷运转和设备故障情况下有发生爆炸和火灾的环境风险；②项目新建20台风力发电机组，每台风机配置1台35 kVA的箱式变压器，因雷电等极端天气或生产事故可能会引起箱式变压器发生火灾或爆炸等，存在变压器油泄漏环境风险；③风电场建设项目涉及风机永久占地，道路基础和集电线路电缆沟修建对地表的剥离、开挖，施工期施工人员住宿和生活占地，存在地表植被破坏风险；④风机在正常运行时距离风机底部10 m处，昼间噪声值为52.8～59.8 dB(A)，夜间为52.2～63.9 dB(A)，存在噪声污染；⑤风电场工程建设涉及地表开挖、临时弃渣场，若工程防治措施不到位存在水土流失生态风险。根据实际监测数据和资料显示，本文研究结果与工程实际情况相符，因此该成果在实际工程施工中具有一定应用的价值，可为类似风电场建设项目提供参考。

5 结论与建议

为了精准识别风电场建设项目对环境的主要影响因素。本文引入鱼骨图分析法从生态环境、噪声环境、水环境、大气环境、固体废物、光污染、环境风险事故、电磁污染8个层面梳理了风电场对环境影响因素。利用层次分析法得到指标层的权重，发现主变压器油风险、箱式变压器油风险、地表植被破坏、风机转动噪声、地表水土流失五个指标是风电场建设项目对环境的主要影响因素。

针对研究发现问题，建议从以下四点举措降低风电场项目对环境的影响。一是按照风电场区、道路及电缆建设区进行分区防治，采取护坡工程、排水工程、临时拦挡、临时排水、临时覆盖、土地整治和植被建设工程等类型水土保持措施，恢复生态、美化环境，达到水土流失防治要求；二是建设单位应加强日常巡查工作，避免附近居民在风机附近区域选址修建房屋，规避风机转动噪声对居民生活的干扰；三是项目区建设事故油池、消防箱和生产生活区隔离栏等预防工程，环境风险管理部门定期对风机和箱变进行检修和维护，在运营期应不断合理完善环境污染事故应急预案，避免偶然事故给环境造成巨大的污染；四是健全环境保护管理制度，完善环保标识，加强环保设施的运行维护，做好环境管理台账。