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集中式大型光伏及风电电场生态影响: 进展与展望
生物多样性
2024, 32 (2):
23212-.
DOI: 10.17520/biods.2023212
在“碳达峰”和“碳中和”目标的驱动下, 我国可再生能源增长势头迅猛, 而随着光伏、风电的大规模发展, 其生态影响问题也引发关注, 但缺乏系统性的研究综述。本文回顾了国内外集中式光伏和陆上风电电场对环境、物种多样性和生态系统服务功能影响的研究, 发现: 光伏的生态影响主要体现在对土壤、植被和栖息地质量的改变, 对部分物种有不利影响, 在较为干旱的地区, 光伏设施能起到降温增湿的作用, 促进植被恢复, 在荒漠地区可以发挥防风固沙的生态作用; 风电电场的生态影响集中在对土壤植被的扰动、造成鸟类碰撞死亡和栖息地破碎化等方面, 影响物种迁徙和区域生态系统服务功能。但目前的研究在生态影响机制和生态系统整体影响方面还存在不足, 对此, 本文提出了完善与统一调查方法、采用先进的生态环境调查技术、加强在物种和生态系统水平上的系统性影响研究等建议。未来需要进一步研究光伏、风电电场的生态影响, 在能源规划初期关注生态本底调查和生物多样性评估, 并制定相应的生态影响减缓策略。  View image in article
图1
不同类型能源生产、加工、运输及废弃物处理全过程所需土地面积。根据Stevens等(
正文中引用本图/表的段落
集中式的可再生能源电场普遍规模较大, 因此占地面积大、土地利用效率偏低, 并且会和农业用地冲突(Hamed & Alshare, 2021)。土地覆盖面积发生大规模变化, 进而会对土壤生态系统的功能造成影响。土壤生态系统服务包括支持植物生长、养分循环、物质过滤、土壤固碳等(程琨等, 2015)。针对美国各类型能源的调查显示(图1), 每MW风能和光伏发电量的各种直接和间接土地需求总和, 包含能源生产、加工、运输、传送以及储存废料过程中所需的土地总和, 分别为70.6 ac和43.5 ac, 远高于化石能源和核能(Stevens et al, 2017)。大型集中式光伏电场属于土地密集型产业, 平均每MW发电容量(solar capacity of electricity generation)需要8.1 ac土地或每MW太阳能发电量(solar electricity produced) 31.4 ac (Ong, 2013)。但光伏系统在包括风能、水力发电和生物质能在内的可再生能源中, 单位面积发电量最大, 土地利用效率最高(Fthenakis & Kim, 2009)。光伏对土地的大面积利用会影响地表覆盖, 改变土壤生态系统的功能, 包括改变该区域的土壤碳储量、土地碳汇和初级生产力等。美国加州的多个大型集中式光伏项目位于灌丛和灌木林生态系统, 导致产生375 km2的土地覆盖变化, 28%的光伏设施位于农田和牧场, 包括155 km2的土地利用变化(Hernandez et al, 2015)。但与其他能源系统相比, 光伏对土地利用变化的影响相对较小(Hernandez et al, 2014)。在美国西部的5个生态系统中, 开采石油和天然气会直接影响2,070万 ha的土地(占每个陆地生态系统的4.5%), 但土地受潜在干扰的总面积超过5,000万 ha (11.1%), 相比之下, 太阳能开发对土地覆盖变化的潜在影响仅为所有生态系统总和的1% (Copeland et al, 2011)。与化石能源相比, 利用太阳能发电不仅有利于减排, 还能替代传统薪柴, 减少森林和草原破坏, 替代传统生物质能源(秸秆、牲畜粪便等)并减少氮流失(Wang et al, 2012)。然而针对在不同生态系统中开发太阳能资源在影响养分循环和土地碳汇潜力等方面的研究还十分匮乏。
本文的其它图/表
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