李志鋒，王小軍

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067)

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的規(guī)模也迅速增長(zhǎng)。在高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，為降低交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞與污染[1]，實(shí)施節(jié)能減排技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。如何通過(guò)量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來(lái)評(píng)估高速公路節(jié)能減排技術(shù)的實(shí)施效果是當(dāng)前的難點(diǎn)和關(guān)鍵，為此，構(gòu)建高速公路節(jié)能減排效果評(píng)估體系成為了研究重點(diǎn)之一[1]。

目前，國(guó)內(nèi)多位學(xué)者都提出了公路節(jié)能減排效果評(píng)估體系，如李揚(yáng)[2]構(gòu)建了涵蓋結(jié)構(gòu)性節(jié)能、技術(shù)性節(jié)能和管理性節(jié)能3個(gè)方面的公路節(jié)能減排效果評(píng)估體系；趙隊(duì)家[3]構(gòu)建了涵蓋隧道、管理單位、服務(wù)單位3個(gè)方面的高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。不同的公路節(jié)能減排效果評(píng)估體系因角度不用，評(píng)價(jià)指標(biāo)也不盡相同。本文將從高速公路日常運(yùn)營(yíng)能源節(jié)約水平和公路附屬設(shè)施能源節(jié)約水平2個(gè)方面構(gòu)建公路節(jié)能減排效果評(píng)估體系。

1 節(jié)能減排評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系的建立原則

基于公路交通運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能減排的多樣性、復(fù)雜性，構(gòu)建高速公路節(jié)能減排評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)符合系統(tǒng)性、科學(xué)性、實(shí)用性和獨(dú)立性原則，并采用定量指標(biāo)和定性指標(biāo)相結(jié)合的方法，來(lái)構(gòu)建高速公路節(jié)能減排評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4-7]。

2 節(jié)能減排效果評(píng)估指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)體系

根據(jù)高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排效果評(píng)價(jià)目標(biāo)，采用公路日常運(yùn)營(yíng)能源節(jié)約水平、公路附屬設(shè)施能源節(jié)約水平2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)反映公路項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期的節(jié)能減排狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排技術(shù)實(shí)施效果的評(píng)價(jià)，其指標(biāo)評(píng)估體系如圖1所示。

圖1 節(jié)能減排效果評(píng)估指標(biāo)體系流程

2.2 指標(biāo)含義

1) 日常運(yùn)營(yíng)能耗水平A1

描述日常運(yùn)營(yíng)能耗水平的指標(biāo)有收費(fèi)站收費(fèi)、監(jiān)控與照明系統(tǒng)A11,隧道通風(fēng)、照明與監(jiān)控系統(tǒng)A12,運(yùn)營(yíng)管理中心與日常辦公系統(tǒng)A13。

(1) 收費(fèi)站收費(fèi)、監(jiān)控與照明系統(tǒng)A11：高速公路收費(fèi)站有收費(fèi)與監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)2類耗能設(shè)備。收費(fèi)站只消耗電能，其耗能可采用分類指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，即每類設(shè)備的數(shù)量、功率及其開機(jī)時(shí)間的乘積，具體計(jì)算公式如下：

(1)

式中：A11為營(yíng)運(yùn)收費(fèi)站1年所消耗的電能，kWh；qi為第i類耗能設(shè)備的數(shù)量，臺(tái)；wi為第i類耗能設(shè)備的功率，W；ti為第i類耗能設(shè)備平均1 d的運(yùn)行時(shí)間，h；i為收費(fèi)站的監(jiān)控、照明、收費(fèi)與通風(fēng)等系統(tǒng)中耗能設(shè)備的類型數(shù)。

(2) 隧道通風(fēng)、照明與監(jiān)控系統(tǒng)A12：高速公路隧道耗能設(shè)備有照明、通風(fēng)、控制等3類設(shè)備。高速公路隧道也只消耗電能，其耗能可采用分類指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，即每類設(shè)備的數(shù)量、功率及其開機(jī)時(shí)間的乘積，具體計(jì)算公式如下：

(2)

式中：A12為項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期隧道1年所消耗的電能，kWh；i為隧道的監(jiān)控、照明、收費(fèi)與通風(fēng)等系統(tǒng)中耗能設(shè)備的類型數(shù)。

(3)

(4)

(5)

2) 公路附屬設(shè)施能耗水平A2

描述公路附屬設(shè)施能耗水平的指標(biāo)為服務(wù)區(qū)與停車區(qū)能耗A21、日常養(yǎng)護(hù)與維修A22、生活區(qū)運(yùn)行能耗A23。

(1) 收服務(wù)區(qū)與停車區(qū)能耗A21：服務(wù)區(qū)與停車區(qū)耗能主要有照明耗電、餐廳耗電及燃?xì)?、加油站耗電等。因加油站與餐廳的耗能設(shè)備比較瑣細(xì)，難以統(tǒng)計(jì)，故服務(wù)區(qū)與停車區(qū)的耗能計(jì)算采用總體類比法進(jìn)行計(jì)算，即在其他服務(wù)區(qū)與停車區(qū)平均用電統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)服務(wù)區(qū)與停車區(qū)1 d的平均耗電量與1年天數(shù)的乘積來(lái)計(jì)算其1年的能耗，具體計(jì)算公式如下：

(6)

(7)

(8)

(3) 日常養(yǎng)護(hù)與維修A23：養(yǎng)護(hù)與維修的機(jī)械雖然比較明確，但其1年的工作量難以計(jì)算，因此按分設(shè)備的分類指標(biāo)法來(lái)估算項(xiàng)目日常養(yǎng)護(hù)與維修較為困難，故可根據(jù)工可報(bào)告中每年養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)的投資額和省份公路建設(shè)單位投資的耗能量，采用總體規(guī)模測(cè)算法進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

A23=Ii×qi

(9)

式中：A23為項(xiàng)目第i年日常養(yǎng)護(hù)與維修能耗，tce；Ii為項(xiàng)目第i年日常養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)用，萬(wàn)元；qi為項(xiàng)目第i年日常養(yǎng)護(hù)與維修單位投資的能耗，tce/萬(wàn)元。

(4) 耗能工質(zhì)水平A24：耗能工質(zhì)是指在生產(chǎn)過(guò)程中所消耗的不作原料使用，也不進(jìn)入產(chǎn)品，制取時(shí)又需要消耗能源的工作物質(zhì)，例如水、壓縮空氣等，一般只考慮耗水量。高速公路運(yùn)營(yíng)期的耗水量采用類比法進(jìn)行計(jì)算，即參照已通車高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)每km的平均耗水量來(lái)估算，具體計(jì)算公式如下：

A24=qw×l×r

(10)

式中：A24為項(xiàng)目1年的耗水量所對(duì)應(yīng)的耗能量，tce；qw為運(yùn)營(yíng)期高速公路每km的年耗水量，t/km；l為項(xiàng)目里程，km；r為1 t水所對(duì)應(yīng)的能耗消耗，tce/t。

3 應(yīng)用實(shí)例

平興高速公路是濟(jì)南至廣州國(guó)家高速公路的重要組成部分，為雙向4車道高速公路，路線全長(zhǎng)98.116 km，途徑粵東北地區(qū)梅州市的平遠(yuǎn)、梅縣、興寧、五華四縣，總體呈南北走向。以平興高速作為研究對(duì)象，對(duì)其節(jié)能減排建設(shè)情況進(jìn)行量化。

1) 日常運(yùn)營(yíng)能耗水平A1

(1) 收費(fèi)站收費(fèi)、監(jiān)控與照明系統(tǒng)A11

計(jì)算得收費(fèi)站收費(fèi)與監(jiān)控系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)營(yíng)時(shí)年耗能電量如表1所示。

表1 平興高速運(yùn)營(yíng)期收費(fèi)站收費(fèi)與監(jiān)控系統(tǒng)年耗電量

表1(續(xù))

根據(jù)廣東省同類高速公路營(yíng)運(yùn)實(shí)際，高速公路收費(fèi)廣場(chǎng)的照明平均1 d按11 h計(jì)算，其中后半夜因車流量較少，照明燈只開一半。通過(guò)計(jì)算，得到收費(fèi)站廣場(chǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)年耗能電量，如表2所示。

表2 平興高速運(yùn)營(yíng)期收費(fèi)廣場(chǎng)照明年耗電量

(2) 隧道通風(fēng)、照明與監(jiān)控系統(tǒng)A12

根據(jù)廣東省高速公路營(yíng)運(yùn)管理規(guī)定，可計(jì)算得到平興高速隧道照明年耗電量，如表3所示。

表3 平興高速高峰期隧道照明年耗電量

運(yùn)營(yíng)期間，隧道的監(jiān)控系統(tǒng)基本是全天候24 h運(yùn)行，可計(jì)算得到運(yùn)營(yíng)期隧道監(jiān)控耗能，如表4 所示。

(3) 運(yùn)營(yíng)管理中心與日常辦公系統(tǒng)A13

根據(jù)廣東省同類高速公路營(yíng)運(yùn)實(shí)際，營(yíng)運(yùn)管理中心的監(jiān)控與收費(fèi)設(shè)備基本為全天候24 h開放，可計(jì)算得到營(yíng)運(yùn)管理中心監(jiān)控與收費(fèi)中心年耗能電量，如表5所示。

表4 平興高速運(yùn)營(yíng)期隧道監(jiān)控年耗電量

表5 平興高速監(jiān)控與收費(fèi)中心耗電量

除監(jiān)控中心與收費(fèi)中心的設(shè)備外，營(yíng)運(yùn)管理中心還備有辦公電腦、空調(diào)及其他辦公設(shè)備等，這些設(shè)備耗能計(jì)算結(jié)果如表6、表7所示。

表6 平興高速營(yíng)運(yùn)管理中心其他普通辦公設(shè)備年耗電量

表7 平興高速營(yíng)運(yùn)管理中心公車年耗能

2) 公路附屬設(shè)施能耗水平A2

(1) 收服務(wù)區(qū)與停車區(qū)能耗A21

平興高速設(shè)停車區(qū)2對(duì)，服務(wù)區(qū)2對(duì)，其耗能計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表8 平興高速服務(wù)區(qū)與停車區(qū)耗能 kWh

(2) 生活區(qū)運(yùn)行能耗A22

平興高速共有收費(fèi)人員285人，路政人員35人，需設(shè)生活區(qū)一處，生活區(qū)耗能設(shè)備主要有照明、空調(diào)、電視等，還備有員工上下班交通車2臺(tái)，這些設(shè)備耗能計(jì)算結(jié)果如表9、表10所示。

(3) 日常養(yǎng)護(hù)與維修A23

根據(jù)廣東省公路建設(shè)投資的平均能耗水平，平興高速大小修與日常養(yǎng)護(hù)的平均能耗取0.158 8 t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬(wàn)元，以此計(jì)算得平興高速日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用與運(yùn)營(yíng)期間大修費(fèi)用的源消耗量，如表11所示。

表9 平興高速員工生活區(qū)年耗電量

表10 平興高速員工生活區(qū)交通車年耗能量

表11 平興高速日常養(yǎng)護(hù)與維修耗能

表11(續(xù))

(4) 耗能工質(zhì)水平A24

平興高速公路的耗能工質(zhì)主要為水，根據(jù)廣東省高速公路營(yíng)運(yùn)實(shí)際，雙向4車道高速公路平均每km的年均耗水量為1 000 t，可計(jì)算得到平興高速運(yùn)營(yíng)期年均耗能工質(zhì)及其等效能源消耗量，如表12所示。

表12 平興高速耗能工質(zhì)及其耗能量

3) 匯總

綜合隧道(照明、監(jiān)控)、收費(fèi)站(收費(fèi)、監(jiān)控、照明)、營(yíng)運(yùn)管理中心、日常養(yǎng)護(hù)維修、服務(wù)區(qū)、生活區(qū)等耗能量，得出平興高速運(yùn)營(yíng)期年均能源消耗量測(cè)算結(jié)果，如表13所示。

表13 平興高速年均能源消耗匯總

綜合上述測(cè)算結(jié)果，平興高速運(yùn)營(yíng)期年均耗能1 861.1 t標(biāo)準(zhǔn)煤，當(dāng)電能按當(dāng)量值(1 kWh =123 g標(biāo)準(zhǔn)煤)計(jì)算時(shí)，折算年均消耗電量為950.4×104kWh。

4 結(jié)論

基于高速公路運(yùn)營(yíng)管理的特點(diǎn)，結(jié)合影響高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排的因素，從公路日常運(yùn)營(yíng)能源節(jié)約水平、公路附屬設(shè)施能源節(jié)約水平2個(gè)方面構(gòu)建了高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系，通過(guò)對(duì)平興高速測(cè)算可知，量化的指標(biāo)能夠較好地反映平興高速運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排實(shí)施效果，可為高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排技術(shù)實(shí)施效果的評(píng)價(jià)提供重要的理論基礎(chǔ)。由于節(jié)能減排技術(shù)的多樣性和影響因素的復(fù)雜性，高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能減排評(píng)價(jià)指標(biāo)體系還有待進(jìn)一步研究和完善。