摘要：本研究基于全生命周期評價理論（Life Cycle Assessment， LCA），明確了高速公路服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放核算邊界，提出了碳排放核算模型，并以云南省某服務(wù)區(qū)為例，進(jìn)行全生命周期碳排放核算。核算結(jié)果表明該服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放量為25480.63tCO2e，其中運營階段為13365.62tCO2e，占比52.45%；建設(shè)階段為11013.64tCO2e，占比43.22%；拆除階段為1101.37tCO2e，占比4.33%。可見運營期是高速公路服務(wù)區(qū)碳減排的關(guān)鍵階段，由此提出了各階段具體降碳措施，為低碳服務(wù)區(qū)建設(shè)提供了可參考思路。

關(guān)鍵詞：交通碳排放；全生命周期評價；高速公路；服務(wù)區(qū)

中圖分類號：U412.36+6""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）02-0063-04

Research on Carbon Emission Calculation of Expressway Service Area Based onLCA Theory

WU Hao DUAN Zhihong FANG Liuyang WEN Yuanyong

（1. Broadvision Engineering Consultants， Kunming Yunnan 650200， China;2. Yunnan Key Laboratory of Digital Communications， Kunming Yunnan 650000， China;3. Yunnan Xuanhui Expressway Co.， Ltd.， Qujing Yunnan 654200， China）

Abstract： Based on Life Cycle Assessment Theory （LCA）， the carbon emission accounting boundary of expressway service area was defined， and this study proposed a carbon emission calculation model. Meanwhile， an expressway service area in Yunnan Province was selected for carbon emission calculation. The research results showed the total carbon emissions of this expressway service area were 25480.63 tCO2e， including13365.62 tCO2e of the operation stage， 11013.64 tCO2e of the construction stage， and 1101.37 tCO2e of the demolition stage.The proportion of carbon emissions were 52.45% of the operation stage， 43.22% of the construction stage， and 4.33% of the demolition stage. So the operation stage was a key phase for carbon emission reduction of expressway service area， and the carbon emission reduction measures were proposed .That would offer the thought and lessons for the construction of low?carbon expressway service area.

Key words： transportation carbon emissions; LCA; expressway; service area

0 引言

服務(wù)區(qū)作為高速公路上的重要節(jié)點設(shè)施，是高速公路運營期能源消耗的主要單位，也是碳排放的重點區(qū)域。近年來，隨著高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，服務(wù)區(qū)的數(shù)量和規(guī)模逐年增加，同時服務(wù)區(qū)被賦予的經(jīng)營業(yè)態(tài)也更加多樣，隨之而來產(chǎn)生的碳排放也日益增多。因此要減少服務(wù)區(qū)碳排放，實現(xiàn)高速公路行業(yè)的低碳發(fā)展，服務(wù)區(qū)建設(shè)也要向近零碳或零碳服務(wù)區(qū)方向去努力。

目前，針對整個高速公路建設(shè)期的碳排放核算，國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，但對于高速公路服務(wù)區(qū)的碳排放核算，相關(guān)研究較少且尚未形成統(tǒng)一的核算標(biāo)準(zhǔn)。例如黃萍等[1]對高速公路服務(wù)區(qū)碳足跡進(jìn)行了分析，并提出了運營期碳足跡計算方法；王新等[2]基于碳排放測算，對高速公路服務(wù)區(qū)低碳建設(shè)策略進(jìn)行了分析。上述研究為高速公路服務(wù)區(qū)的碳排放核算提供了借鑒思路，本研究基于全生命周期評價理論（Life Cycle Assessment， LCA）對高速公路服務(wù)區(qū)進(jìn)行全生命周期碳排放核算，以期構(gòu)建適合高速公路服務(wù)區(qū)的碳排放核算模型，為今后形成統(tǒng)一的高速公路服務(wù)區(qū)碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)提供可參考的理論支撐。

1 碳排放核算方法

1.1 理論框架

LCA被定義為“一種匯總和評估某一產(chǎn)品、活動、技術(shù)或服務(wù)系統(tǒng)在其整個生命周期過程中的所有投入及產(chǎn)出對環(huán)境造成潛在影響的方法”，常用來分析某一產(chǎn)品、工藝、活動或服務(wù)系統(tǒng)從原材料開采到產(chǎn)品加工生產(chǎn)、使用、維護(hù)和最終處置整個生命周期內(nèi)有關(guān)的環(huán)境負(fù)荷。LCA評價流程遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的指導(dǎo)原則（ISO14040和14044），分四個階段進(jìn)行：目標(biāo)和范圍的定義、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋[3]。

LCA方法用于高速公路服務(wù)區(qū)碳排放研究是以過程分析為基本出發(fā)點，通過研究服務(wù)區(qū)建設(shè)全過程中物質(zhì)的輸入和輸出數(shù)據(jù)清單[4]，計算高速公路服務(wù)區(qū)的全生命周期的碳排放。具體過程如下：

（１）明確服務(wù)區(qū)全生命周期階段劃分和邊界；

（２）對構(gòu)成服務(wù)區(qū)全生命周期各階段的相關(guān)活動數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析；

（３）建立各階段碳排放清單，并進(jìn)行碳排放計?算；

（４）對碳排放結(jié)果進(jìn)行匯總分析。

1.2 核算范圍及邊界

根據(jù)LCA方法，高速公路服務(wù)區(qū)全生命周期可以劃分為前期準(zhǔn)備階段、建設(shè)階段、運營階段、拆除階段四個階段。上述四個階段的碳排放邊界如圖?1所?示：

1.3 核算模型

（１）前期準(zhǔn)備階段

由于規(guī)劃設(shè)計階段周期較短，前期準(zhǔn)備階段主要是一些辦公室事務(wù)和人員活動，此過程中產(chǎn)生的碳排放難以估計，并且相關(guān)學(xué)者研究[5]表明此部分碳排放量較小，因此高速公路服務(wù)區(qū)核算可簡化為只計算建設(shè)階段、運營階段、拆除階段三個階段。即。

（２）建設(shè)階段

建設(shè)階段碳排放主要來源一方面是由建設(shè)材料生產(chǎn)、運輸及施工過程中機(jī)械設(shè)備使用而產(chǎn)生的碳排放；另一方面是因土地征用而帶來原有植被破壞而損失的碳匯量，計算公式如式（2）所示：

（３）運營階段

運營階段碳排放主要包括暖通空調(diào)、生活熱水、照明及電梯等建筑用能產(chǎn)生的碳排放，以及可再生能源替代和植物碳匯而減少的碳排放。

（４）拆除階段

1.4 參數(shù)選取

2 碳排放核算實例

2.1 項目概況

本研究以云南省某在建服務(wù)區(qū)為例，服務(wù)區(qū)總占地面積65"333.33m²，總建筑面積7"243.49m²，建設(shè)內(nèi)容主要包括綜合服務(wù)樓、公廁、加油站、修理庫、宿舍樓、垃圾房、水泵房、配電房、公共綠地、停車位等。具體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。服務(wù)區(qū)全壽命周期按照建筑使用年限50年計。

2.2 碳排放核算結(jié)果

根據(jù)核算模型，可計算出該服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放量，如表2所示。

該服務(wù)區(qū)全壽命周期各階段碳排放占比如圖2所示，各單項工程碳排放占比如圖3所示。

2.3 碳排放核算結(jié)果分析

由表2和圖2可知，該服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放量為25"480.63tCO₂e，其中運營階段排放量最大，為13"365.62tCO₂e，占比52.45%；建設(shè)階段次之，為11"013.64tCO₂e，占比43.22%；拆除階段最少，為1"101.37tCO₂e，占比4.33%。運營階段碳排放量較大的主要原因是在服務(wù)區(qū)日常經(jīng)營活動中，暖通空調(diào)、照明、生活熱水、電梯、充電樁等設(shè)備用能較高，從而造成服務(wù)區(qū)用電量較大，隨之而來的碳排放量也較大。在建設(shè)階段，由于要消耗大量建筑材料和機(jī)械臺班，也使得碳排放量比較大。

由圖3可知，該服務(wù)區(qū)各單項工程中，場地工程碳排放量最大，為10"534.26tCO₂e，占比41.34%，由于場地工程占地面積較大，建設(shè)階段在場地平整、硬化、路面攤鋪等過程中消耗建筑材料和機(jī)械臺班較多。同時，運營階段場地外照明、充電等設(shè)備能耗較大，從而造成場地工程在服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放中占比較高。綜合服務(wù)樓碳排放量為7"507.3tCO₂e，占比29.46%，其作為主要服務(wù)功能載體，建筑規(guī)模較大和日常耗能較高，因此碳排放量也較大。

3 服務(wù)區(qū)全壽命周期降碳措施

3.1 前期準(zhǔn)備階段

在前期規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合高速公路主線、服務(wù)區(qū)場址周邊自然地形條件合理進(jìn)行豎向設(shè)計，減少土石方開挖，保護(hù)周邊自然生態(tài)環(huán)境[8]。并且重視氣候響應(yīng)設(shè)計，以氣候特征為引導(dǎo)進(jìn)行建筑方案設(shè)計，圍繞能耗目標(biāo)，綜合考慮建筑本體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備及可再生能源利用等設(shè)計內(nèi)容[9]。同時增加場地立體綠化設(shè)計[10]，以改善場地微氣候，提高碳匯水平。

3.2 建設(shè)階段

在建設(shè)階段，應(yīng)從建設(shè)源頭減少碳排放。加大節(jié)能保溫材料、新型涂料及防水材料等綠色建材的使用，減少建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放。優(yōu)化施工方式，合理分配機(jī)械臺班，減少化石能源的使用，進(jìn)一步推廣裝配式建筑的應(yīng)用[11]。

3.3 運營階段

在運營階段，應(yīng)充分利用自然通風(fēng)、天然采光、遮陽與隔熱措施，采用低能耗及智能照明設(shè)備、高性能制冷制熱設(shè)備，加大地源熱泵、分布式光伏供電等可再生能源技術(shù)的利用，提高清潔能源的使用率。建立服務(wù)區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)，對重點用能設(shè)備進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集與反饋，提高節(jié)能降碳管理水平。

3.4 拆除階段

在拆除階段，通常的拆毀方式使大部分建筑材料破碎、混合，變?yōu)殡y以回收利用的建筑垃圾。因此，建議使用拆解方式替代拆除方式，盡可能采用小型機(jī)械將構(gòu)件從主體結(jié)構(gòu)中分離，以提高廢舊材料回收率，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，從而減少碳排放量。

4 結(jié)語

本文基于全生命周期評價理論，提出了高速公路服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放核算模型，通過實例進(jìn)行碳排放核算，并分析了高速公路服務(wù)區(qū)全生命周期碳排放特征，提出了針對性的降碳措施，也為高速公路服務(wù)區(qū)碳排放核算提供了可參考數(shù)據(jù)。隨著整個交通行業(yè)節(jié)能降碳工作的開展，需要建立完善的公路基礎(chǔ)設(shè)施碳核算體系，建議今后加大此方面的研究，力爭形成統(tǒng)一的高速公路服務(wù)區(qū)碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)。

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收稿日期：2023?03?03

基金項目：云南省交通投資建設(shè)集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新項目（YCIC?YF?2021?04）；云南省交通運輸廳科技創(chuàng)新示范項目（SZKM202236023）

作者簡介：吳昊（1984?），男，河南南陽人，碩士，高級工程師，研究方向為交通環(huán)境保護(hù)與低碳節(jié)能.（38869581@qq.com）

通信作者：段志宏（1975?），男，云南昆明人，學(xué)士，高級工程師，研究方向為交通建設(shè)項目管理.（602325459@qq.com）