□ 徐金龍 胡萬鳳 李勇義

為加快交通行業(yè)的轉型升級，交通運輸部發(fā)布了一系列節(jié)能減排、綠色發(fā)展的方案和規(guī)劃，明確了交通節(jié)能環(huán)保的總體目標，提出了綠色公路建設、運營過程中的能源節(jié)約要求，通過技術創(chuàng)新和新材料、新設備、新工藝的使用，公路在全壽命周期內的規(guī)劃、設計、施工、運營、養(yǎng)護的能源消耗、污染物和二氧化碳排放量顯著降低、環(huán)境效益明顯改善。在技術創(chuàng)新不斷推進的同時，交通運輸節(jié)能減排體系尚不完善，特別針對運營期的高速公路缺少科學有效的運營能效評價方法，導致能源利用水平狀況不明確，因此無法針對能耗現(xiàn)狀建立明確的管理制度，進而實施有效的管理措施。

筆者選擇了7條中國交建正在運營的高速公路作為研究對象，分別是華北地區(qū)的翼侯高速，華中地區(qū)的咸通高速，華南地區(qū)的廣明高速以及西南地區(qū)的貴都高速、豐涪高速、豐石高速、永江高速，公路總里程為425.225公里。通過對各條路能源消耗情況進行研究分析，形成高速公路運營能效等級及評定方法。

一、高速公路運營能耗劃分方式和統(tǒng)計方式

由于各高速公路的特點不同，其運營期使用設施的能耗水平差別較大，因此運營公司的經營理念、模式和制度也不同，使得現(xiàn)場情況復雜多變，能源采購方式不一，計量儀表統(tǒng)計范圍不同，最終導致能耗統(tǒng)計采集的口徑和方式也各不相同。筆者認為，運營期的能耗劃分應該遵循以下3條基本原則。

1.便于統(tǒng)計采集

能耗劃分的首要原則是該數據便于統(tǒng)計采集。如果劃分過粗，不能反映公路的整體情況；如果劃分過細，又不便于在現(xiàn)場進行采集。

2.便于比較分析

能耗的劃分方式要使最終統(tǒng)計采集的數據宜于在不同公路之間橫向比較，以便通過一定的數據積累確定評價指標的區(qū)間范圍，為掌握現(xiàn)狀行業(yè)內該評價指標的平均水平奠定基礎。

3.符合運營實際

能耗劃分的方式要緊密結合高速公路運營實際，在研究總結自身運營特點的基礎上，根據能耗場所或設施的不同，而確定的劃分方式才更加有效。

在遵循以上原則的基礎上，經過對高速公路運營期能耗特點的分析，本次研究對高速公路運營期能耗的統(tǒng)計和劃分方式進行了適當調整，最終確定在“分類指標法”的基礎上，根據重點耗能場所進行統(tǒng)計和分類。通過“分類指標法”確定各個能耗場所的能耗限值（上限值），以此為基礎對各個能耗場所的實際能耗做歸一化處理，并以各個能耗場所的實際能耗占總能耗（參與評價的各指標對應的能耗之和）的百分比為權重，加權得到運營期能效的綜合性評價指標。本研究重點能耗場所包括隧道、收費站、運營管理中心、服務區(qū)、集中居住區(qū)（生活區(qū)）等，能耗場所耗用能源類型包括電、汽油、柴油、煤、天然氣、液化石油氣等。

二、高速公路運營能效等級劃分

1.能耗指標的確定

（1）隧道能耗評價指標。隧道的能耗水平不僅與隧道交通量、隧道環(huán)境特征、隧道運營管理密不可分，更與能耗設施的數量直接相關。能耗設施的數量直接受到隧道長度的影響，因此，選擇單公里能耗（tce/km）作為隧道能耗水平的評價指標。

（2）收費站能耗評價指標。收費站能耗主要與收費站用電設施有關，即收費車道的用電設施。盡管各收費站的收費車道并沒有全部開放，但為了保證每一條收費車道隨時能夠投入使用，未開放的收費車道的用電設施設備均正常運轉。此外，雖然收費站收費車道分為MTC車道和ETC車道，但每條車道配置的設備數量、類型、規(guī)格差別不大，因此選擇單車道能耗（tce/ln）作為收費站能耗水平的評價指標。

（3）生活辦公能耗評價指標。生活能耗主要為公路運營期工作人員的一般生活能耗，主要包括照明、電視機、空調等生活設備用電能耗，以及食堂消耗的液化石油氣、天然氣、柴油等能耗，如果有集中居住區(qū)則包括收費人員上下班交通車的能耗。因此，影響生活辦公能耗的主要因素為工作人員數量、周圍氣候特征及地理環(huán)境等，選擇人均能耗（tce/人）作為生活辦公能耗水平的評價指標。

2.調研項目能耗及限值測算

通過實地調研，統(tǒng)計各條公路隧道單公里能耗指標、收費站單車道能耗指標和生活辦公人均能耗指標值，以及各條公路隧道、收費站、運營管理中心的能耗設施數量、功率等內容，根據各能耗場所的能耗設施數量、規(guī)格及其最大工作時間計算各評價指標的能耗上限值。見表1所列。

表1 高速公路能耗評價指標統(tǒng)計值（限值）

咸通高速公路隧道能耗設施數量明顯多于其他類似隧道能耗設施數量，在選擇隧道單公里能耗限值時不考慮咸通高速公路隧道單公里能耗限值；涪豐石高速公路的收費站單車道能耗限值和生活辦公人均能耗限值不包含辦公設施用電能耗，貴都高速公路生活辦公人均能耗限值不包含辦公設施用電能耗，因此，選擇收費站單車道能耗限值和生活辦公人均能耗限值時同樣不考慮這些統(tǒng)計內容不完全的值。

3.綜合評價指標

為科學合理反映高速公路運營期的能耗水平和能源利用效率，為宏觀決策和管理提供信息和依據，有必要給出合理的公路項目運營期的能耗評價指標。對于隧道比較高的項目，其能耗主要為隧道通風、照明能耗，但不同項目有無隧道、隧道長短、有無特長隧道等對項目能耗水平影響較大，無法通過對各指標簡單疊加或簡單加權平均的方法使綜合評價值處在相對穩(wěn)定范圍之內。因此，有必要對各指標進行歸一化處理，之后根據各指標能耗占比把隧道能耗指標、收費站能耗指標、生活辦公能耗指標整合為綜合性評價指標。筆者采用Min-Max歸一化方法，其目的是對數據進行線性變化，把歸一化前的數據映射到[0，1]之間，方便后續(xù)比較。歸一化的結果見表2所列，高速公路各評價指標對應能耗占總能耗比例見表3所列。

高速公路運營期能耗水平綜合評價值=∑各公路各能耗評價指標歸一化值×各指標對應能耗占總能。通過計算得出高速公路能效綜合評價指標，廣東廣明高速公路為0.6544，湖北咸通高速公路為0.2804，重慶永江高速公路為0.2076，重慶涪豐石高速公路為0.1660，貴州貴都高速公路為0.2273，山西翼侯高速公路為0.8107。

通過對各條高速公路能耗綜合評價值比較分析，發(fā)現(xiàn)涪豐石高速公路、貴都高速公路綜合評價值較低，在0.17～0.22之間。分析其原因，隧道單公里能耗限值較高使得隧道單公里能耗歸一化后值較小，盡管涪豐石高速公路、貴都高速公路隧道能耗在總能耗中占比較高，但經過加權之后的綜合評價值仍然較小，即其綜合能耗水平處于較優(yōu)的水平。翼侯高速公路生活辦公能耗占總能耗比重約為77%，而翼侯高速公路是全部調研項目中唯一使用煤炭的高速公路，煤炭消耗量約占生活辦公能耗的53%，由于使用了大量煤炭，導致翼侯高速生活辦公人均能耗高于其他高速生活辦公人均能耗，從而使得翼侯高速公路能耗水平綜合評價值高達0.81，即其綜合能耗水平較差。

表2 高速公路各能耗評價指標歸一化結果

表3 高速公路各評價指標對應能耗占總能耗比例%

4.能效等級劃分

為了對比不同公路能耗水平，有必要對綜合評價值進行分級，以體現(xiàn)數據自身的特征。各高速公路的能耗水平綜合評價值處于0.16～0.82之間，且多數處于0.20附近，綜合評價值最大值為0.81。參考國內相關標準等效等級劃分方法，本次研究高速公路運營期能效等級劃分為：等級1（c≤0.20），表示能源效率已達到國內先進水平，能耗較低；等級2（0.20＜c≤0.80），表示能源效率已達到行業(yè)的平均水平；等級3（0.80＜c≤1.00），表示能源效率低于行業(yè)平均水平。

三、高速公路運營能效等級評定方法

高速公路運營期能效等級評定，按照如下公式計算：綜合評價值=∑各場所能耗指標/該場所能耗指標限值×該場所能耗占總能耗百分比；場所能耗指標=該場所能耗量/該場所對應的里程、收費車道數或人數。計算得出公路運營期能耗綜合評價指標值，按照高速公路運營期能效等級劃分方式確定能效等級。

以重慶涪豐石高速公路為例，能耗包括隧道能耗、收費站能耗、生活辦公能耗等，分別為2148278kgce、422414kgce、260989kgce，涪豐石高速公路隧道里程34.2公里，收費站收費車道數44條，工作人員總數245人，可知涪豐石高速公路隧道單公里能耗指標、收費站單車道能耗指標和生活辦公人均能耗指標依次為62.815tce/km、9.600tce/ln、1.065tce/人。涪豐石高速公路隧道單公里能耗指標、收費站單車道能耗指標和生活辦公人均能耗指標歸一化之后分別為 0.0949、0.3728、0.4161，各能耗場所能耗占總能耗比重分別為75.87%、14.92%、9.22%，則涪豐石高速公路能效綜合評價值為0.1660，小于0.2，屬于1級。

四、結論

（1）各高速公路運營期能耗水平不盡相同，其能耗水平有進一步降低的空間。鑒于公路運營期能耗支出及相關節(jié)能減排成本是公路運營管理費用中重要的組成部分，在長達20～30年的運營期內可節(jié)約的能耗成本不容忽視，必須盡快開展節(jié)能減排工作并形成科學、合理、可持續(xù)的管理機制，同時有必要對運營期的能耗指標、構成、重點能耗場所等展開更深入研究。

（2）對于高速公路運營期能耗而言，不同高速公路的能耗設施工作時間不一致，能源采購方式不同，最終導致能源消耗統(tǒng)計采集的口徑和方式也各不相同。通過重點耗能場所來進行能耗統(tǒng)計和監(jiān)控，符合公路運營期實際情況，可以獲得汽油、柴油、電、液化石油氣、天然氣、煤等不同類型能源的詳細數據，并且能夠有效進行統(tǒng)計、分析、監(jiān)管等工作。

（3）采用“綜合評價指標”可以較為準確地反映公路運營期的能耗水平，并能夠對公路的能耗措施、管理水平的優(yōu)劣而導致的能耗水平高低做出相對準確的判斷。由于各條公路具體設施規(guī)模、地理位置、管理方式等的差異，隧道、收費站、服務區(qū)及生活辦公能耗水平差距較大，使得各條公路在運營期的能耗構成、能耗比例及總能耗存在一定的差異。公路運營期能耗是隧道、收費站、運營管理中心、生活區(qū)等場所能耗的綜合反映，與設施數量、設施規(guī)格、人員數量、管理水平、所屬區(qū)域息息相關，雖然隧道單公里能耗指標、收費站單車道能耗指標和生活辦公人均能耗指標均能夠反映各自能耗場所的能耗水平，但無法衡量整條公路在運營期的能耗水平。因此，通過各評價指標能耗限值對各評價指標進行歸一化處理。采用“綜合評價指標”可以較為客觀準確地反映公路運營期的能耗水平，并能夠對公路的技術水平、管理水平的優(yōu)劣而導致的能耗水平高低做出相對準確的判斷。

（4）建議高速公路運營期能效和二氧化碳排放強度等級劃分為3級，1級代表國內行業(yè)的先進水平（綜合評價指標≤0.20）；2級代表國內行業(yè)的平均水平（0.20＜綜合評價指標≤0.80）；3級代表國內行業(yè)的較低水平（0.80＜綜合評價指標≤1.00）。

（5）在高速公路運營期內，隧道占比高的高速公路，隧道能耗在運營期整體能耗中所占的比例較高，其能耗重點與關鍵仍然在隧道部分，尤其是隧道的通風系統(tǒng)與照明系統(tǒng)是降低隧道能耗的核心環(huán)節(jié)。對于隧道占比較低的高速公路，收費站與運營管理中心在運營期整體能耗中占比較高，顯然合理控制收費站設施和生活辦公設施能耗尤為重要。