清洁电力替代化石能源是实现“碳中和”目标的重要途径，如何评估不同电力生产方式的生态效益是当前研究难点。一方面，不同电力生产方式对生态系统的影响缺乏统一标准，本文提出了生态足迹的方法统筹实际和虚拟占地面积，从而客观量化了电力生产的生态影响；另一方面，不同区域生态足迹的生态价值存在差异，亟需跨区域、跨尺度对比方法。本文采用生态系统服务价值度量方法，针对不同区域校准优化价值当量，对全球不同区域的电力生产影响的生态服务价值进行了核算。本文将电力生产生态足迹与生态系统服务价值核算结合，创建了清洁电力生产的生态效益评价方法，并基于未来情景模式评估了2050年全球能源发展规划的生态效益。

文献调研结果显示，清洁电力生产对比传统火电技术在整个电能利用的循环过程中，CO2排放量较低，但其对土地利用方式的影响较大。清洁电力所处的地理位置与土地利用类型差异巨大，会导致生态系统服务功能与价值的改变。因此，将清洁电力与传统火电的生态足迹和碳排放进行比较，可以量化清洁电力生产的生态效益。

通过2050年全球能源基地规划布局，将风电、水电、太阳能基地位置与土地利用类型进行空间叠置分析（图2）；依据大量文献汇总不同清洁电力发电厂的单位直接占地足迹（表1），与发电厂的装机容量相乘，得到相应发电基地的生态足迹。火电则采用碳足迹进行核算。

⬇ 表1 清洁电力生产的生态足迹因子

采用单位土地面积的生态系统服务价值国际标准，根据草地生态系统服务价值和耕地生态系统服务价值之比的等比例换算，得到各种土地利用与覆被类型每年的单位面积生态系统服务价值（表2）。

⬇ 表2 生态系统服务价值

将清洁电力占用的生态足迹与单位面积的生态系统服务价值相乘，可以量化清洁发电的生态服务价值损耗，再与传统火电的碳排放生态损耗对比，两者占用的生态系统服务价值的差值即定义为清洁电力生产的生态效益（ecological benefit）。

如表3所示，风电与太阳能发电占用生态用地较少，占地多为海洋、裸地或灌木；而水电站的生态足迹比风电与太阳能发电的生态足迹类型多、面积大，占用更多的林地与耕地。全球不同区域的分析表明，在生产同样数量清洁电力的情况下，占用耕地最多的是南亚地区（SAS）的水电基地，占用林地、灌木和地衣苔藓最多的是北美地区（NAM）的水电基地，占用草地最多的是中国及周边地区（CPA）的水电基地，占用裸地（荒漠）最多的是撒哈拉以南的非洲（AFR）的水电基地，占用湿地最多的是拉丁美洲和加勒比地区（LAC）的水电基地，占用水体（海洋）最多的是俄罗斯和中亚（FSU）的风电基地。将上述结果与等量火电的碳足迹对比后，得出火电的生态足迹显著大于清洁电力的生态足迹。

⬇ 表3 清洁电力生产的生态足迹当量

通过三种清洁电力的生态足迹分析，发现水电对生态系统服务的影响最大，其次是太阳能发电（表4）。清洁电力生产影响较大的是生态系统的供给、调节以及栖息地服务，主要由于清洁电力基地的建造及运行会对农田与森林生态系统造成破坏。从分区来看，生态系统服务价值影响较多的为拉丁美洲和加勒比地区（LAC），其次为撒哈拉以南的非洲（AFR）。

⬇ 表4 清洁电力生产损耗的生态服务价值当量

表5展示了以2050年为最终基准的清洁电力生产与传统火电的生态系统服务价值损耗的对比。可以看出，清洁电力生产的生态效益远高于传统火电，提升的生态系统服务价值高达5.27万亿美元。不同电力生产途径中，风力发电的生态损耗最小。同时也发现清洁电力对栖息地服务的提升效果较低，这也说明未来能源转型中需要重点关注生物栖息地的分布规律。

⬇ 表5 不同能源发电类型的生态效益

本研究根据全球土地覆被和能源规划数据，建立了全球清洁电力生产的生态效益评估方法。主要结论有：清洁电力生产能够显著提升各种类型的生态系统服务价值，比如2050年每生产1 GWh清洁电力，可以带来约44万美元的生态价值，具体的供给服务、调节服务、栖息地服务和文化服务效益分别为13万、14万、8万和9万美元。总体上，全球清洁电力生产带来生态效益最大的区域为中国及周边地区（CPA），最小的区域为澳大利亚、新西兰和日本（PAO）。建议：未来中东和北非地区（MEA）适宜大力发展清洁电力建设，水电发展会对拉丁美洲和加勒比地区（LAC）的生态系统服务有较大影响，风电与太阳能发电的建设要多考虑对栖息地的影响。本文提出的方法融合了生态足迹与生态系统服务，推动了能源生产影响的生态效益定量化发展。

本研究主要目的是提出量化清洁电力生产对生态系统服务影响的新思路，但对数据输入较为敏感，不同的能源情景和清洁电力基地选址会影响输出结果，包括生态系统服务价值当量参数也需要根据不同区域进一步校准。后续研究需要及时更新能源生产、消耗等数据，进一步提高模拟精度，根据社会经济发展需求提出优化方案。对清洁能源生产的生态价值进行量化，顺应国家建立健全生态产品价值实现机制的理念，有助于更好地制定生态产品价值核算规范、推动生态产品价值核算结果应用。