□文/王德志 李曉莉

道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算方法研究

□文/王德志 李曉莉

通過(guò)分析道路建養(yǎng)領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)，明確了道路低碳技術(shù)節(jié)能減排的內(nèi)涵，通過(guò)分析節(jié)能減排效益的測(cè)算范圍、測(cè)算過(guò)程、測(cè)算環(huán)節(jié)、能耗參數(shù)等問(wèn)題，理清了測(cè)算流程，構(gòu)建了測(cè)算模型，從而建立起一套科學(xué)合理、切實(shí)可行的道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益的測(cè)算方法。

道路工程；節(jié)能減排；效益測(cè)算方法；低碳技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)道路建養(yǎng)領(lǐng)域節(jié)能減排效益測(cè)算方法的研究還很少，更缺乏相應(yīng)的測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)。如何建立起科學(xué)合理的節(jié)能減排效益的測(cè)算方法，使節(jié)能減排效益測(cè)算不再停留在觀念層面上，變成具體的、可量化的數(shù)據(jù)，是節(jié)能減排技術(shù)推廣工作面臨的一個(gè)難題。為此，本文結(jié)合道路建養(yǎng)領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)，明確道路低碳技術(shù)節(jié)能減排的內(nèi)涵，通過(guò)分析節(jié)能減排效益的測(cè)算范圍、測(cè)算過(guò)程、測(cè)算環(huán)節(jié)、能耗參數(shù)等問(wèn)題，理清測(cè)算流程，構(gòu)建測(cè)算模型，從而建立起一套科學(xué)合理、切實(shí)可行的道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益的測(cè)算方法，為節(jié)能減排技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1　道路低碳技術(shù)節(jié)能減排的內(nèi)涵

道路低碳技術(shù)的節(jié)能減排內(nèi)涵是指在不降低道路綜合路用性能和養(yǎng)管水平的前提下，通過(guò)采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備、新能源等手段降低道路建設(shè)與養(yǎng)管過(guò)程中的能源消耗與污染物排放。在全球世界能源和氣候危機(jī)的大背景下，交通運(yùn)輸領(lǐng)域節(jié)能減排的內(nèi)涵主要指能源的節(jié)約以及由于能源節(jié)約可以折合成的CO2的減排量。

2　道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算方法研究

2.1確定待測(cè)算技術(shù)方案的對(duì)比方案

節(jié)能減排是一個(gè)相對(duì)概念，是指在現(xiàn)有科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，新發(fā)明創(chuàng)造、改造和發(fā)現(xiàn)的技術(shù)、材料、工藝、設(shè)備、能源等的使用，與常規(guī)常用技術(shù)相比，所表現(xiàn)出來(lái)的節(jié)約能源和降低污染物排放的優(yōu)勢(shì)。因此，要想測(cè)算某個(gè)方案的節(jié)能減排效益，首先需要確定其對(duì)比方案，有了對(duì)比方案，節(jié)能減排效益才能有所體現(xiàn)，也才能進(jìn)行量化。道路低碳技術(shù)的對(duì)比方案一般選擇在道路工程實(shí)踐中常用來(lái)替代的傳統(tǒng)技術(shù)方案，見(jiàn)表1。

表1　常用的路面技術(shù)對(duì)比方案

2.2確定參與測(cè)算的能耗過(guò)程

產(chǎn)品的形成過(guò)程伴隨著能源的消耗和污染物的排放。任何一個(gè)產(chǎn)品的形成都可以歸結(jié)為若干個(gè)過(guò)程。例如瀝青路面的形成過(guò)程可以歸結(jié)為生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程又包括原材料的生產(chǎn)過(guò)程、混合料的生產(chǎn)過(guò)程，運(yùn)輸過(guò)程包括原材料的運(yùn)輸過(guò)程和混合料的運(yùn)輸過(guò)程，施工過(guò)程則包括混合料的攤鋪、碾壓和養(yǎng)生過(guò)程。這些過(guò)程都會(huì)伴隨能源的消耗和污染物的排放，與技術(shù)的節(jié)能減排效果密切相關(guān)。

2.3確定參與測(cè)算的能耗環(huán)節(jié)

產(chǎn)品的形成可以分解為若干個(gè)過(guò)程，而每個(gè)過(guò)程又可以分解為若干個(gè)環(huán)節(jié)。這里的測(cè)算環(huán)節(jié)是指具有能源消耗或污染物排放特征的環(huán)節(jié)，是直接被測(cè)算的對(duì)象。由于技術(shù)特點(diǎn)的不同，兩種技術(shù)方案所涉及的具體的能耗環(huán)節(jié)可能并不完全一致，而技術(shù)是否節(jié)能減排考慮的是技術(shù)的總體能耗和排放情況。因此，相比較對(duì)比方案，待測(cè)算技術(shù)方案可能存在著“確定的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”，如若待測(cè)算技術(shù)方案不存在該環(huán)節(jié)，而對(duì)比方案存在該環(huán)節(jié)，那么該環(huán)節(jié)無(wú)疑是待測(cè)算技術(shù)方案的節(jié)能減排環(huán)節(jié)；若待測(cè)算技術(shù)方案存在該環(huán)節(jié)，而對(duì)比方案不存在該環(huán)節(jié)，那么該環(huán)節(jié)無(wú)疑是待測(cè)算技術(shù)方案“額外耗能增排的環(huán)節(jié)”；若兩種方案均含有某些能耗環(huán)節(jié)，那么待測(cè)算方案是否具有節(jié)能減排效益需要通過(guò)實(shí)際計(jì)算確定，這些環(huán)節(jié)稱(chēng)為“可能的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”。

路面的形成過(guò)程可能包含個(gè)若干個(gè)環(huán)節(jié)，為保證測(cè)算的合理性和便捷性，本文提出在確定技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算的具體環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持如下的基本原則。

1）不偏不倚。測(cè)算技術(shù)的節(jié)能減排效益時(shí)，不能為了突出技術(shù)的節(jié)能減排效益而增加或減少具體的測(cè)算環(huán)節(jié)，忽略因測(cè)算技術(shù)自身而帶來(lái)的相對(duì)于對(duì)比技術(shù)的額外耗能環(huán)節(jié)，使技術(shù)的節(jié)能減排效益擴(kuò)大化。例如泡沫瀝青冷再生技術(shù)與瀝青穩(wěn)定碎石技術(shù)相比，泡沫瀝青冷再生混合料中額外摻加了水泥，水泥是高耗能產(chǎn)業(yè)，因此，水泥的生產(chǎn)和運(yùn)輸能耗也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。

2）抓大放小。鋪筑路面從原材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸至混合料的生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工，包含了諸多細(xì)節(jié)，某些細(xì)節(jié)能耗極不顯著，對(duì)項(xiàng)目節(jié)能減排量的貢獻(xiàn)極其細(xì)微，可不拘泥于細(xì)節(jié)，將此環(huán)節(jié)略去。如與傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料相比，泡沫瀝青冷再生混合料攤鋪前，無(wú)須對(duì)攤鋪機(jī)熨平板進(jìn)行預(yù)熱，此環(huán)節(jié)極其細(xì)微，可不做考慮。

3）方便快捷、不做無(wú)謂計(jì)算。若通過(guò)簡(jiǎn)單分析發(fā)現(xiàn)兩種技術(shù)方案某些能耗環(huán)節(jié)的能耗幾近完全一致，則可忽略此環(huán)節(jié)的計(jì)算，以降低工作量。如溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比時(shí)，二者的瀝青用量及礦料用量一致，則可以不計(jì)算瀝青和礦料的生產(chǎn)和運(yùn)輸能耗等。

2.4確定測(cè)算過(guò)程中的能耗參數(shù)

能耗參數(shù)的獲取是計(jì)算技術(shù)節(jié)能減排效益的前提，其準(zhǔn)確、合理與否，直接影響技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算的客觀性、合理性。道路技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程涉及多個(gè)能耗環(huán)節(jié)，因此能耗參數(shù)也可進(jìn)行相應(yīng)的分類(lèi)。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程而言，能耗參數(shù)是指單位原材料或混合料生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的能源消耗量，如單位瀝青、水泥、礦料等的能源消耗量；對(duì)于運(yùn)輸過(guò)程而言，能耗參數(shù)是指一定載重的情況下，單位距離（100 km）的運(yùn)輸能耗折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的能源消耗量；對(duì)于施工過(guò)程而言，能耗參數(shù)是指鋪筑或碾壓?jiǎn)挝幻娣e（1 m2）的路面所消耗的能源折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的能源消耗量。

可以獲得能耗參數(shù)的方法有多種，如通過(guò)實(shí)地調(diào)研、資料查閱、專(zhuān)家咨詢(xún)等方法可以獲得瀝青、水泥等的生產(chǎn)能耗參數(shù)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、理論計(jì)算等可以獲得瀝青混合料的生產(chǎn)能耗等。經(jīng)分析，道路建設(shè)和養(yǎng)管技術(shù)應(yīng)用于實(shí)體工程中涉及的能耗參數(shù)及能耗參數(shù)的可獲取方法見(jiàn)圖1。在參數(shù)獲取的過(guò)程中應(yīng)以保證參數(shù)的準(zhǔn)確性、參數(shù)獲取的便捷性為基本原則，靈活運(yùn)用多種參數(shù)獲取方法。

圖1　低碳道路建設(shè)與養(yǎng)管技術(shù)能耗參數(shù)類(lèi)型及其獲取方法

3　道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)算流程

通過(guò)上述幾個(gè)步驟的分析，可以形成標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)能減排效益的測(cè)算流程，見(jiàn)圖2。

圖2　道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)算流程

本文提出的標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)算流程就是首先確定待測(cè)算技術(shù)方案的對(duì)比方案，而后分別確定待測(cè)算技術(shù)方案在生產(chǎn)過(guò)程、運(yùn)輸過(guò)程和施工過(guò)程中“確定的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”、“可能的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”和“額外耗能增排的環(huán)節(jié)”，通過(guò)獲得的能耗參數(shù)計(jì)算每種環(huán)節(jié)的節(jié)能減排量，當(dāng)節(jié)能減排量為正值，表示待測(cè)算技術(shù)方案在該環(huán)節(jié)節(jié)能減排，反之，表示待測(cè)算技術(shù)方案在該環(huán)節(jié)額外耗能增排。最后每種環(huán)節(jié)在3個(gè)過(guò)程節(jié)能減排量的代數(shù)和即為待測(cè)算技術(shù)方案的節(jié)能減排量。

4　道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益通用測(cè)算模型

根據(jù)上述分析可以確定道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算的通用模型。

式中：E為待測(cè)算技術(shù)方案節(jié)能量；E1為對(duì)比方案總的能耗量；E2為待測(cè)算方案總的能耗量為對(duì)比方案原材料生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)i的能耗參數(shù)為對(duì)比方案混合料生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)i的能耗參數(shù)為對(duì)比方案運(yùn)輸過(guò)程環(huán)節(jié)i的能耗參數(shù)為對(duì)比方案施工環(huán)節(jié)i的能耗參數(shù)為對(duì)比方案原材料生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)i的工程量或作業(yè)量為對(duì)比方案混合料生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)i的工程量或作業(yè)量為對(duì)比方案運(yùn)輸過(guò)程環(huán)節(jié)i的工程量或作業(yè)量為對(duì)比方案施工環(huán)節(jié)的工程量或作業(yè)量為測(cè)算方案對(duì)應(yīng)能耗過(guò)程測(cè)算環(huán)節(jié)的能耗參數(shù)為測(cè)算方案對(duì)應(yīng)能耗過(guò)程測(cè)算環(huán)節(jié)的工程量或作業(yè)量。

式中：C為待測(cè)算技術(shù)方案的減排量；p為對(duì)應(yīng)能源的二氧化碳排放系數(shù)。

5　結(jié)論

1）通過(guò)分析道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益的測(cè)算過(guò)程指出，參與測(cè)算的能耗過(guò)程存在于生產(chǎn)過(guò)程、運(yùn)輸過(guò)程和施工過(guò)程之中，每個(gè)能耗過(guò)程可以分為若干能耗環(huán)節(jié)。能耗環(huán)節(jié)按其是否節(jié)能減排又可以分為“確定的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”、“可能的節(jié)能減排環(huán)節(jié)”和“額外耗能增排的環(huán)節(jié)”3種類(lèi)型。

2）明確指出在確定參與測(cè)算的具體能耗環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“不偏不倚”、“抓大放小”以及“方便快捷、不做無(wú)謂計(jì)算”的原則。

3）形成了標(biāo)準(zhǔn)的道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益的測(cè)算流程和測(cè)算模型，建立了包括確定待測(cè)算技術(shù)方案的對(duì)比方案、確定參與測(cè)算的過(guò)程、確定參與測(cè)算的能耗環(huán)節(jié)、確定測(cè)算中的能耗參數(shù)，計(jì)算節(jié)能減排量等5大步驟的道路低碳技術(shù)節(jié)能減排效益測(cè)算方法。

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□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.05.020

□李曉莉/天津市交通科學(xué)研究院。

□U411

□C

□1008-3197（2016）05-58-03

□2016-09-07

□王德志/男，1971年出生，高級(jí)工程師，秦皇島市公路工程建設(shè)管理處，從事公路工程建設(shè)管理工作。