刘朋霏

(中国华电科工集团有限公司，北京 100031)

1 引言

作为京津冀北部水源涵养重要区域，承德市开展了“三北”造林、京津风沙源治理等一系列生态工程，取得丰硕的生态治理成果。但由于承德市特有的自然地理环境，部分地区景观生态和系统层〗次结构简单、食物链短。在受大风、干旱、霜冻、冰雹等自然灾害的冲击以及人为干扰影响下，区域仍存在草场退化、水土流失及土地沙化等生态问题，水源涵养功能、土壤保持功能与生态系统自我调节功能较弱，亟需进一步巩固生态修复治理效果，提升区域生态涵养功能。为了促进承德市水源涵养、防风固沙、经济发展产生相互促进的正循环，达到生态文明建设与绿色经济建设可持续发展的有效结合，同时也提高承德市在京津冀区域格局中的战略地位，巩固“北京后花园”地位，有必要在承德规划建设新能源生态涵养综合项目，作为示范工程，积累运行经验，为在全市推广提供参考。

2 项目概述

承德市位于河北省北部，东部与辽宁省交界，西临张家口，北靠内蒙高原，南临首都北京及天津、唐山、秦皇岛，是沟通中原与内蒙、连接东北的重要纽带，地理位置极其重要。区域属于内蒙古高原—燕山山地—华北平原的过渡带，是季风气候与大陆气候、干旱与半干旱地区、华北温带阔叶林与草原、农区与牧区的过渡带，四季分明，气候独特，地形地貌多样，生物资源丰富，平均风速在6～9 m/s，平均辐射总量在194.63～582.29 MJ/m2，风能和光能资源丰富[1]。

图1 草地退化及沙化现状

初步规划将示范项目建在承德市区西北部，规划总占地面积为38220 hm2，其中草地光伏占地面积25120 hm2，农光互补光伏占地面积8100 hm2，以及风电占地面积5000 hm2，占地主要为坝上区域的其他草地，几乎为退化草地及沙地。项目除对主体工程范围内扰动土地进行水土流失治理外，还对原状退化草场及沙地进行生态修复，并对形成的侵蚀沟进行治理，生态修复面积共计约2.93万hm2[2]。

3 风光资源分析

3.1 太阳能资源分析

本阶段采用Meteonorm数据对项目所在地太阳辐射量进行分析。经查询Meteonorm 7.2数据，场址区域多年各月太阳辐射量统计成果见表1，太阳辐射量年内变化见图2[3]。

表1 场址区域多年各月太阳辐射量统计 MJ/m2

由此可知，场址区域多年年均太阳总辐射量为4731.12 MJ/m2。各月水平辐射总量在194.63～582.29 MJ/m2之间变化，其中，5月最高，为582.29 MJ/m2；12月最低，为194.63 MJ/m2。辐射量最大值与最小值相差为387.66 MJ/m2，年内变化幅值较大。

根据PVsyst模拟得出本项目最佳倾角为38°，在最佳倾角下的斜面辐射量5912.36 MJ/m2。

3.2 风力资源分析

由于暂未收集到测风数据和气象站数据，本阶段暂时根据中尺度数据对其区域资源进行初步分析。承德市风能资源风谱图见图4，风向玫瑰图见图5。

图2 场址区域多年各月太阳辐射量变化

图3 场址区域最佳倾角及辐射量

图4 承德市风能资源风谱图

从图4和图5可以看出，承德市北部风能资源较好，风速在7～9 m/s之间；承德市南部风能资源相对一般，部分地区风能资源相对较好，风速达到6～7 m/s左右。风向主要集中在NW～N方向，较为集中，有利于风电机组的布置。整体来说，承德市风能资源丰富，具有较好的开发价值[4]。

图5 承德市风向玫瑰图

3.3 发电量估算

3.3.1 光伏发电量估算

经计算，光伏电站首年发电量为197亿kW·h，首年等效满负荷利用小时数为1329 h；光伏电站25年运营期内平均年发电量为182亿kW·h，年等效满负荷利用小时1213 h。

3.3.2 风电发电量估算

承德市北部风电场年上网电量大约在150亿kW·h以上，承德市南部风电场年上网电量大约在125亿～140亿kW·h之间，利用目前发电效率较高的低风速型风电机组进行初步估算，承德市北部区域风速较优，风电场年等效满负荷利用小时在3000 h以上；承德市南部风能资源相对较好的区域，风电场年等效满负荷利用小时在2500～2800 h之间。

4 清洁能源综合示范项目的优势

光伏发电和风电建设占地主要为光伏支架或塔基基础占地，实际占地面积小，且由于光伏电池板和发电风轮距离地面有一定高度，地上空间充分，有利于土地空间的多重利用开发。因此，清洁能源综合示范项目可以有效将农业、林业开发及光伏发电和风电结合，形成 “林光互补”“农光互补”“光伏+旅游”等新型开发模式，促进多产业融合发展，推进可再生能源发电产业，实现地区的经济转型升级。

光伏发电和风电项目不同于其他开发建设项目，它实际占地面积小，扰动土地面积小，不会大面积扰动当地生境造成不可逆的损坏，也不会涉及过大的土方开挖，不会切割原有区域的生态斑块。通过有针对性的防护措施，完全可以降低项目本身对生态环境造成的影响，易于扰动地区的恢复。此外，光能和风能资源是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点。

清洁能源综合示范项目，对草原生态涵养起着重要作用(图6)。

图6 草场上的光伏电站

5 工程投资与财务评价

5.1 工程投资

5.1.1 生态修复工程投资

生态修复工程投资估算根据国家、部门和河北省现行有关规定和标准，并参考已建光伏发电项目造价水平进行编制。主要材料价格按2020年2季度价格水平计算。主要工程单价按以下价格计算：退化、沙化草场治理及修复工程4782.59元/hm2，水土流失治理工程8002.31元/hm2。经估算，本工程静态投资3.746亿元，工程动态投资4.4952亿元。

5.1.2 光伏工程投资

本工程投资估算根据国家、部门和河北省现行有关规定和标准，并参考已建光伏发电项目造价水平进行编制。主要材料价格按2020年2季度价格水平计算。主要设备按以下价格计算：光伏组件 1.45元/W; 支架 7600元/t; 组串式逆变器 0.16元/W; 经估算，本工程静态投资630亿元，单位千瓦静态投资4200元/kW；工程动态投资642亿元，单位千瓦动态投资元4282元/kW。

5.1.3 风电工程投资

本工程投资估算根据国家、部门和河北省现行有关规定和标准，并参考已建风电项目造价水平进行编制。主要材料价格按2020年2季度价格水平计算。主要设备按以下价格计算：风电机组(到工地价) 3600元/kW; 塔筒(到工地价) 10500元/t; 箱变(YBT11-3650/35，华变) 35万元/台。

本工程主要为草地风电场，经初步匡算，本工程静态投资400亿元，单位千瓦静态投资约在8000元/kW。工程动态投资407.37亿元，单位千瓦动态投资元8147元/kW。

5.2 财务评价

5.2.1 光伏

本项目光伏部分的建设规模为15000 MW，工程静态投资630亿元。项目运行期按25年计算，预计本项目运营期内平均年发电量为182亿kW·h，年等效满负荷利用小时1213 h。资金筹措方式按资本金占总投资20%，国内银行贷款占80%计算，并考虑15年借款还贷期。本工程采用分块发电、集中并网的方式，上网电价按当地火电脱硫电价0.372元/kW·h。经测算，本项目资本金财务内部收益率8.56%，全投资财务内部收益率(所得税前)7.34%，投资回收期(所得税后)为12.56年。

5.2.2 风电

本阶段按5000 MW装机规模，单位千瓦静态投资8000元/kW，年等效满负荷利用小时数2800 h至3000 h进行测算，上网电价按冀北火电脱硫电价0.372元/kW·h。经测算，项目资本金财务内部收益率8.76%～12.40%，全投资财务内部收益率(所得税前)6.85%～7.98%，投资回收期(所得税后)大约为10.32年至11.11年。

6 效益分析

6.1 经济效益

(1)项目建设期，为当地带来的税收收益主要来自企业采购设备及工程施工，初步估算设备采购量约为152亿/年、工程量约为82亿/年，按照目前国家规定的税率(设备税率为13%，建安工程税率为9%)，可以为当地产生约20亿/年的税收收益(延续5年)。由于本项目的主要设备由项目配套引入当地的企业生产，因此以上税收大部分留在本地。项目建设期内，可累计为当地解决就业5000人以上。

(2)项目运营期，考虑新能源项目的部分税收减免政策，项目全部投运后可以为当地产生约20～25亿/年的税收收益，项目全寿命期(风电20年、光伏25年)可为当地带来税收400亿元。项目运营期内，可累计为当地解决就业3000人以上。

(3)项目配套产业集群给当地带来的税收收益。项目配套清洁能源产业集群的入驻，前期以提供本项目的设备、劳务为主，企业产出及销售比较有保证，可实现年产值超过130亿元，每年实现税收收益20～25亿元(项目建设期有部分重复)，带动就业上万人。

6.2 生态效益

6.2.1 改善生态环境

项目建成后，将减少地表的太阳直接辐射，有效降低局部风速和温度，增加空气湿度，形成良性小气候；土壤的含水量、有机质及速效养分均将得到有效提升，土壤容重下降，将很大程度改良区域土壤理化性质。生境条件的改良，有利于项目区退化草场、沙地、裸地的植被恢复治理，植被得到有效恢复，盖度将大幅度提高，物种数增加，从而能有效地遏止草地退化、沙化趋势，涵养水源，减轻水、旱、风、沙等影响，进而形成良性循环，使草原生态环境实现正向演替。

6.2.2 减少水土流失

合理设计的光伏阵列本身可以增加地表粗糙度，起到很好的消减风速的作用，有效地减少了风沙流蚀积现象的发生，促进流沙的稳定；设置沙障种草灌，营造防风固沙林带、农牧防护林带，修建沟道拦沙工程，形成防风固沙治理水土流失的综合防治体系；侵蚀沟道内从支毛沟向主沟口修建植物谷坊群，并通过一系列的植物措施，层层拦蓄，稳定侵蚀沟底和岸坡，形成侵蚀沟道治理体系。生态修复措施的实施，使发生水土流失的区域将得到有效治理，项目范围内水土流失将得到有效控制，极大程度减少工程建设引起的水土流失，缓解场址当地的水土流失严重的现状，使水土保持功能逐步恢复正常。

6.2.3 提升生态涵养功能

项目实施运行后由于生态环境将得到大幅改善，水土流失情况将得到有效控制，河流水系淤积情况将得到改善，水质得到净化，草场复绿、林地更新，结合示范区的美化建设，项目区生态景观效果也将得到提升，区域的生态涵养功能将得到有效改善。进一步地，通过结合风力提水和光伏提水等新技术，对项目区及周边地区划定围封保护区，运用拉力式的供水覆盖，可巩固生态修复治理效果，提升土地利用承载力，合理优化农业、畜牧业发展，在承德市文化旅游等产业发展实施方案指导下，依托森林草原、山川湖泊、温泉冰雪等自然资源，可促进当地生态旅游的发展，形成良性循环。结合现有天然林保护项目、生态公益林保护项目、京津风沙源治理工程等项目从宏观上把控治理，逐步建立综合林草防护带，有利于更进一步提升区域生态涵养功能[5]。

6.3 减排效益

光伏发电在发电过程中，不消耗燃料，就不会产生废气废渣，替代传统的化石能源消耗，增加了能源供给，达到节能减排的目的，减轻国家发展面临的节能减排的环保压力。经估算，本工程年均发电量相当于减少消耗标煤1023.83万t，减少SO2排放19.69万t，减少CO排放0.27万t，减少CnHm排放0.11万t，减少NO2排放11.18万t，减少CO2排放0.24万t，减少灰渣排放315.02万t。

7 结论

(1)承德市生态涵养清洁能源综合示范项目可利用的用地资源面积共计38220 hm2，其中草地光伏占地面积25120 hm2，农光互补光伏占地面积8100 hm2，以及风电占地面积5000 hm2。

(2)项目在实施过程中会对土壤、植被产生一定的负面作用，项目建成运营后，通过电站自身作用以及采取的水土保持、环境保护等措施，能够有效改善当地生态环境状况，减少水土流失，提高区域生态涵养功能，项目建设可行。

(3)本项目规划光伏发电装机容量为15000MW，其中草地光伏12000MW，农光互补3000MW。光伏电站25年运营期内平均年发电量为182亿kW·h。风电规划装机5000MW，承德市北部区域风速较优，风电场年等效满负荷利用小时在3000 h以上；承德市南部风能资源相对较好的区域，风电场年等效满负荷利用小时在2500～2800 h之间。

(4)承德市作为全国新能源示范市，在发展清洁能源产业方面，具有得天独厚的资源优势；本示范项目的建设，不仅能高效利用土地资源、保护生态环境，同时对承德市清洁能源产业的发展、经济建设能带来巨大的推动作用，为现实全市生态优先、绿色发展的理念奠定基础。