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实现碳中和,我国新能源开发需占用多少土地?
来源:腾讯网 时间:2021-06-22 字体:[ ]

“据国内多家权威机构测算,实现碳中和愿景,2060年我国风电和光伏装机量将达60亿千瓦以上。然而完成60亿千瓦的新能源装机到底需要占用多少土地?当前学界、政界和企业界还有很大分歧。本文尝试做一分析。”

01

按装机密度计算

若按装机密度计算,当前技术水平下,我国风电的装机容量密度约为5MW/km2(不同地形有差异);光伏的装机密度约为50MW/km2(不同纬度和地形有差异)。那么,完成60亿千瓦的新能源装机(假设风光装机比为1:1),所需的土地面积为:

风电:30亿kW/(5MW/km2)=60万km2

光伏:30亿kW/(50MW/km2)=6万km2

风光合计占地:66万km2

相信很多人看到这一数字,都不禁要问,66万平方公里?是不是太多了?66万平方公里是个什么概念?中国国土面积960万平方公里,66万平方公里约占国土面积的7%。

如果66亿新能源装机都放在西北戈壁和荒漠地区,大家可能觉得问题不是太大,而放在东部地区,可能根本无法实现。因为完成60亿新能源装机几乎将整个华东地区(上海、江苏、浙江、安徽、福建、山东、江西)“全覆盖”。

然而,这种算法有没有问题,符合实际吗?

02

按征地面积计算

为摸清风电场和光伏电站实际建设过程中的土地占用情况,我们分别找了一些近两年开工建设的新能源项目可研报告。

根据可研报告,对于一个10万千瓦的(集中式)风电场而言,其实际建设过程中涉及到的永久性土地征用面积约为40~50亩(包括风机及箱变基础占地、升压站占地、集电线路杆塔用地等)。

临时性土地征用面积约400~500亩(包括风机组装场地占地、检修道路占地和施工临时设施占地等)。其中风机组装场地占地和施工临时设施占地在项目建设完成后可完全恢复。剩余山地风电场的检修道路占地约300亩。

对于一个10万千瓦的(集中式)光伏电站而言,其实际建设过程中的土地征用面积约为2000~5000亩(包括光伏箱变占地、升压站占地、施工道路、进场道路、光伏投影区和光伏间隔区等)。

光伏电站占地面积受项目地所在纬度、地形起伏程度、组件类型、排布方式影响很大。

若按实际征地面积计算,完成60亿千瓦的新能源装机(假设风光装机比为1:1),所需的土地面积为:

风电:30亿kW/(42.86~44.12万kW/km2)=0.68~0.7万km2

光伏:30亿kW/(3~7.5万kW/km2)=4~10万km2

注:1平方公里等于1500亩。

风光合计占地:4.68~10.7万km2,约占国土面积的0.49~1.11%。

对于分散式风电和分布式光伏而言,由于不需要新建升压站,且临时性征用土地都可恢复,其占地面积会更少。

据风能专委会秦海岩秘书长测算,若分散式风电开发中采用圆锥塔筒的5MW风机,地下基础部分深埋至少2米,不会影响耕种,且露出地面的承台部分占地不足100平方米。这样,开发5亿千瓦分散式风电需安装10万台,占地1000万平方米,即10平方公里。

图片来源:世界资源研究所《长三角地区分布式可再生能源发展潜力及愿景》

若采用桁架式塔架基础(类似巴黎埃菲尔铁塔),支撑塔架的四个角各占地1.5平米左右,总占地面积只有6平方米。且塔架下面空间非常宽阔,可以行驶拖拉机与收割机,不影响机械化耕种。采用这种塔架技术,使用5MW机组,开发5亿千瓦分散式风电装机需用地60万平方米,即900亩。可以说,分散式风电基本不占用土地。

采用160米“预应力构架式钢管塔架”机组并网

对于分布式光伏而言,当前技术水平下(以山东为例),每平米屋顶大约能装0.2千瓦。开发10亿千瓦分布式光伏需占用屋顶面积5000平方公里。

分布式屋顶光伏

若采用集中式和分散(布)式并举的方式,完成60亿千瓦的新能源装机(假设集中式风电25亿千瓦,分散式风电5亿千瓦,集中式光伏20亿千瓦,分布式光伏10亿千瓦),需要的土地面积为:

风电:(0.68~0.7万km2)*25/30+(0.6~10)km2=0.57~0.58万km2

光伏:(4~10万km2)*20/30+5000km2=3.17~7.17万km2

风光合计占地:3.74~7.75万km2,约占国土面积的0.39~0.81%。

值得注意的是,在技术进步(风电机组和光伏组件的大型化)和优化布局(大型能源基地建设下的土地集约利用)情景下,单位千瓦风电场和光伏电站的占地面积还会进一步减少。

综上所述,实现碳中和,开发60亿千瓦的风光新能源,实际占用的土地面积不会超过国土面积的1%。

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