如何降低因风场鸟类撞击困扰,国内外开发商的十种解决办法!


来源:   时间:2021-04-07 15:51:42


一座风电场从开发到运维,生态环境保护如果出现问题,不仅左右项目落地,也会增加运维期的成本。

从社会效应看,数以十万只鸟类、蝙蝠、老鹰等飞行动物撞击风机或被绞杀而死,其中包括一些受保护的物种。对于开发商来说,破坏生物链而引发生态失衡,有违社会公德,甚至违反法律。

虽然相比因建筑、杀虫剂、燃料电厂和其它人为因素而死的动物,风电建设破坏的动物生存只是一小部分,但随着风电的快速增长,野生动物保护话题逐渐进入风场全生命周期管理的考虑范畴。开发商开始主动履行责任,采取必要方案以降低影响辐射,创造一个良性循环的资产系统。

·风电场对野生飞行动物的影响总结为以下四种情况:

·不合理的风场选址、布局和机型选择,影响动物的栖息、飞行活动范围和迁徙路径;

·风机运转产生噪音,会对鸟类低飞起到驱赶和惊扰效应;

·风机的夜间光源吸引昆虫聚集、鸟类捕食,增加撞击死亡的发生率;

·飞行动物进入低风压,导致的肺部炸裂。

许多公司和机构都在试图寻找新的方法,用更低的成本对风场周边环境和生物控制和管理,以达到更好的效果。以下是目前风电行业为降低野生飞行动物死亡而尝试的十种办法。

监测定位

防止野生飞行动物死亡最直接的方法是选择开发位置,风机不在动物活动轨迹上,这是减小生态影响最有效的途径。

但开发商设计的风机点位很难完全避开飞行动物,野生动物都喜欢在辽阔的大地任意飞行。一种宏观的办法是根据气流的常年方向,设定飞行动物的迁徙路线或已知的飞行路线。另一种更深入的方案是监测飞行动物的定位。

2018年,英国ORE Catapult研究中心联合了Moray海上风电项目公司、Beatrice海上风电项目公司、苏格兰海洋科学部和苏格兰高地岛屿公司,发起了海鸟跟踪装置创新研究项目,并有四家相关技术企业Pathtrack,Movertech,Telemetry和Orinitela and Debug Innovations递交了技术方案。

该研究项目的是为了给海鸟设计一个可靠的跟踪装置,在Moray海上风电项目周边活动的海鸟身上安装跟踪装置,准确记录鸟类在12个月内的活动信息,来获取海鸟活动数据。

方案是将太阳能充电器装在小背包里,以保持装置的运行,另一端则小心地固定到尾羽上。而对于电池寿命的问题,有建议提出设置一个“监测区域”,来确保只有在预定区域内才记录鸟类活动,从而节约电量。在技术测试阶段,装置首先用于较大型的黑背鸥,待技术成熟后将逐步用于其他鸟类品种。

2018年,西班牙海上试验平台项目Biscay Marine Energy Platform(BIMEP)获环保部门批准,安装两台漂浮式样机用于试验研究外,现场还配备一套24小时监测浮标,收集该地区气象海浪、飞行动物活动数据。

这台监测浮标研究风场在生物(主要涉及鸟类)栖息地的运行情况以及对生物的影响,帮助浮式样机采取技术手段来提高与鸟类的“相处能力”,包括开发能够检测鸟类接近程度的设备(定位)、驱使它们改变飞行方向的措施,甚至智能技术启停风机以避免碰撞。

雷达和GPS全球定位系统

雷达技术可以检测飞行动物何时接近,通过响应系统确定鸟类在哪个风机点位区域,远程操作风机减速。

更精密的雷达系统反馈的飞行分布图不仅能判断密度,更能识别动物的体型,可以降低对大型物种和珍稀鸟类的风险,如鹤、鹰之类。

这种预警雷达技术已部署在美国德州墨西哥湾沿岸的陆上风电场。在鸟类春季迁徙期间,配合气象条件(能见度)的监测,可以判断鸟类的飞行高度、与风机叶片的距离。在到达风场时探测大量候鸟,通过停止风机防止碰撞。

发射超声波

飞行动物(鸟类)的死亡原因,大多数为风机叶片击中。但许多蝙蝠死于另一种甚至更可怕的原因——叶片附近的低风压导致其肺部爆炸。由于不同飞行动物对风机的反应不同,需要寻求不同的方法来保护它们。

蝙蝠保护国际协会与迪顿工程公司合作设计的超声波设备,安装在风机上,发出从10kHz到100kHz的连续高频声音,目的是混淆蝙蝠的回声定位,使他们很难感知声纳,造成一种迷失方向的气氛,避开风场区域。

Terra-Gen,美国的风电开发商之一,已使用高频接收器跟踪加州风场设施附近的秃鹰飞行。这种技术根据秃鹰的叫声传递信号,中台接收到高频信号时,关闭该区域的风机运行。

智能识别技术

美国最新的一项研究,利用技术手段识别受保护的鸟类并提前关停风机可以显着减少鸟类撞击叶片死亡。

这套系统名为IdentiFlight,应用了视觉识别技术和机器学习技术,在Duke Energy投建的位于怀俄明州的Top of the World风电场进行了测试。

首先在风电场内竖起了许多摄像机,摄像机根据事先定义的受保护鸟类的品种,识别并判断其飞行路线,评估是否有可能与风机叶片发生撞击。如果可能性较大,则给风电场控制系统发出信号,关停其中几台风机。测试结果显示,与未安装该系统的风电场相比,鸟类死亡数量降低了82%。

摄像机的可视距离达到了1公里,可较早开始判断鸟类的飞行路线;同时,数据库中有4700万张受保护鸟类的图片,以尽量减少误识别,尽可能降低发电损失。

给叶片上色

挪威一个研究团队在SminkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 14px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);">øla风电场在将风机的一个叶片涂成黑色,以减少附近的Statkraft岛栖息的鸟类撞击叶片。

2013年8月,研究人员选取了4台风机,将每台风机中的一个叶片涂成了黑色,并继续收集数据直至2016年底。数据显示,在叶片涂成黑色后,这几台风机附近的鸟类尸体减少了71.9%。

在叶片上涂色,可以有效提高鸟类对风机叶片的辨识度和可见性,而只在一个叶片上涂色,在快速运动时可以产生“斑点”的效果,避免上述“模糊的影响”,从而减少撞击的发生。

2003年,美国马里兰大学的一个团队曾做过研究,测试了鸟类对7种不同风机叶片图案的敏感度,包括条纹、交错、全黑、彩色等,测试结果表明,鸟类对全黑图案最敏感。

在英国进行的一项研究表明,简单地改变风机的颜色,使之对昆虫的吸引力降低,就可以减少聚集在风机周围的虫子数量,从而减少蝙蝠的死亡。归根结底,了解蝙蝠为什么不断来到风机将是找到保护它们安全的方法的关键。

改变风机叶片形状

有专家正在探索一种全新的风机设备,这种风机设计对鸟类和蝙蝠的危害可能比传统三叶风机要小。垂直轴风机叶片扫风面积小,对途经的飞行动物威胁明显更少。

还有一些专家,通过安装一个最轻的重量、非常灵活的材料,如织物或密封的塑料袋,充满安全最轻的气体,如氦。在三个叶片的顶端,从鸟类在风机上空的顶部视觉,展现更多的表面积,最大限度地提高鸟的视线,防止他们接近叶片旋转的区域。

筑巢补偿

英国Hornsea 3海上风电项目遭遇环保组织强烈抗议。于是沃旭宣布建造一处人工鸟巢,作为对环保组织的抗议和英国政府的要求的回应。

该鸟巢建在项目附近的海岸上,由四个巢穴组成,成为三趾鸥(kittiwakes ,一种灰白黑色的海鸥)重要的繁殖地。每年,沃旭将培育73只成年三趾鸥并送到这里,以补偿因撞击风机而死亡的三趾鸥。

风电场建设会导致动物栖息地的丧失,其危害可能比鸟类与风机碰撞死亡更大。要恢复原有生态必须中远期规划进行,项目计划持续30年,耗资1500万英镑(约合人民币1.33亿元)。

假人

英国的Scaretech Global公司设计了一个拟人装置,假扮的海工太阳能机器“稻草人”。为达驱赶飞行动物的目的,设计的稻草人还会发出很大的声音和高强度的频闪灯。

项目出发点是鸟类栖息在海工平台,遗留了一定面积且频繁的清理工作,这个设计解放了平台的技术人员,还降低清理成本。据报道,Scaretech以资产租赁的方式,向周边海上项目提供驱鸟解决方案。

低风速期停机

据观察,鸟类通常喜欢在低风速的风条件下飞行。因此,在低风速时关停风机,减少鸟类撞击,同时经济损失也不会太大。

根据在美国某风场的试验,当风速低于每秒5.5米时关停风机,蝙蝠的死亡数降低了近60%。该风电场位于印第安纳蝙蝠的栖息地范围内,这是一种中等大小的鼠耳蝙蝠,自1967年以来一直被列为濒危物种。

主动驱赶

北京航天神通科技有限公司是一家自主研发生产驱鸟设备的创新公司,可为不同行业客户提供定制化驱鸟设备需求服务。

公司研发并投产的风电行业驱鸟器目前居国内市场领先地位,产品检测合格,运营测试反馈优秀。保护生态环境,为客户提供高品质产品服务,共创美好、和谐的低碳产业循环是公司的经营理念。

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