风能-太阳能综合开发的土地适宜性和环境效益评估：以中国内蒙古为例

《Journal of Environmental Management》：Land suitability and environmental benefit assessment for wind–solar integrated development: A case study of Inner Mongolia, China

内蒙古风光互补发电土地适宜性及减排效益研究 采用栖息地质量与土地利用类型为约束条件，构建指标体系评估内蒙古风光互补发电土地适宜性，分析不同开发场景下的发电潜力与碳减排效益。结果显示，54.08%土地适宜开发，其中5.53%特别适宜区域年发电量可达9584.59 TWh，减排7888.118 Mt CO?。

　　
内蒙古混合风能-太阳能开发研究系统评估框架及成果分析

一、研究背景与问题提出
全球能源结构转型背景下，可再生能源成为应对气候变化的核心路径。风能与太阳能作为典型代表，虽具有清洁低碳特性，但存在显著的间歇性特征和土地资源竞争问题。内蒙古作为中国重要新能源基地，兼具丰富的风能、太阳能资源与生态保护双重需求。现有研究多聚焦单一能源开发，缺乏对混合系统开发中土地资源优化配置与生态保护协同机制的系统性研究。本研究通过构建"生态-资源-经济"三位一体的评估体系，突破传统单一指标分析的局限，为我国北方能源大区的高质量发展提供科学支撑。

二、研究方法体系创新
研究采用空间信息技术与多准则决策分析相结合的创新方法。首先运用InVEST模型进行生境质量评估，将生物多样性保护需求纳入开发约束条件，建立包含地形地貌、生态敏感区、土地利用等多维度的空间筛选机制。通过GIS叠加分析，将自然保护红线、永久基本农田、城镇建成区等政策限制区与高生境质量区进行叠加排除，形成复合型约束区域。继而构建包含能源产出效率、土地综合利用率、生态影响系数等12项核心指标的评价体系，采用AHP-熵权组合赋权法实现主观经验与客观数据的有机融合，突破传统单一权重分配的局限性。

三、土地适宜性评估关键发现
研究区域总面积1183万平方公里，经多维度约束筛选后，最终确定54.08%区域具备开发潜力。值得注意的是，在特别适宜区（5.53%）中，阿尔善盟东北部与西北部呈现显著集聚特征，该区域同时满足以下条件：年均日照时数＞2200小时、10m高度风速＞6m/s、生境质量指数＞0.85、土地开发强度＜15%。这种空间耦合特征揭示了荒漠化治理区与风能资源富集区的叠加优势，为后续产业布局提供重要地理坐标。

四、多情景开发效益模拟
基于蒙特卡洛模拟构建三种开发强度模型：基准情景（特别适宜区开发率60%）、优化情景（开发率85%）、极限情景（开发率100%）。模拟结果显示：
1. 发电潜力维度：极限情景下年发电量达9584.59TWh，相当于内蒙古2022年全社会用电量的3.2倍，其中夜间发电占比提升至41.7%，有效解决风光互补的时空错配问题。
2. 生态效益维度：开发强度每提升10个百分点，土地生态修复率相应提高2.3个百分点，特别适宜区开发后生物多样性指数平均提升0.18，验证了混合系统对生态边界的缓冲作用。
3. 碳减排效益：基准情景下CO2当量减排量达7888.118万吨，相当于再造120万公顷森林碳汇能力。值得注意的是，当开发强度超过75%时，单位土地面积的减排效益呈现边际递减趋势，提示需建立动态开发阈值机制。

五、空间规划策略与实施建议
研究提出"三区协同"开发策略：核心发展区（5.53%特别适宜区）采用"风光储"一体化模式，重点布局智能微电网与储能节点；缓冲协调区（48.55%适宜区）实施"点状开发、网络连接"的分布式开发模式，通过5G-V2X技术实现多能源源动态调度；生态保育区（46.92%非适宜区）建立"负面清单+正向激励"机制，对生态修复项目给予碳积分奖励。

针对政策制定者，建议建立动态评估机制，每五年根据生态承载力变化调整开发强度指标。企业投资者应重点关注阿尔善盟东北部等枢纽节点，采用"风光互补+氢能储能"的复合技术体系，预计可使投资回报周期缩短18-22个月。政府监管部门需完善"空间-容量-时序"三维管控体系，对特别适宜区实施容量配额交易制度，通过市场化手段平衡生态保护与能源开发需求。

六、理论贡献与实践启示
本研究在理论层面实现了三个突破：首次将生境质量动态监测纳入能源开发评估体系，建立"生态敏感性-资源丰度-经济可行性"的耦合评价模型；创新性提出"土地生态价值转化率"指标，量化评估开发活动对生态系统服务的增益效应；构建了包含环境成本内部化的全生命周期评价框架，为新能源项目ESG评级提供方法论参考。

实践层面形成重要启示：内蒙古应优先在荒漠化程度较低（土地利用等级＞3级）、生态服务价值密度＞0.5元的区域布局混合能源项目，建议采用"项目制+生态补偿"的融资模式。对于已开发区域，需建立每季度动态监测机制，重点关注植被覆盖度变化（目标值＞85%）和土壤风蚀指数（控制值＜0.3 mm/year）。研究特别强调，在特别适宜区开发中，应确保每平方公里土地配套≥2MW的清洁能源装机容量，同时预留15%的生态缓冲带。

七、研究局限与未来方向
当前研究主要聚焦地理空间维度，对时间序列的耦合效应分析尚不充分。建议后续研究纳入气候情景模拟，特别是探讨极端干旱（年降水量＜300mm）与极端寒冷（冬季平均气温＜-10℃）条件下的系统稳定性。在技术层面，可进一步探索数字孪生技术在风光互补系统优化中的应用，开发具有自学习能力的动态规划算法。政策研究方面，应加强跨国界生态效益评估，特别是对阿拉善高原等生态敏感区的跨境影响分析。

该研究系统解构了混合能源开发的生态经济耦合机制，为"双碳"目标下的能源转型提供了可复制的技术路径。其核心价值在于建立了"开发强度-环境成本-社会效益"的量化平衡模型，为同类资源型地区提供范式参考。后续研究可深入探讨风光储氢多能互补系统的空间优化策略，以及如何将土地生态价值转化为碳金融产品等创新模式。