“双碳”背景下公路工程建设期碳减排路径浅析_石占斌.pdf

第 19 卷 第 94 期 交 通 节 能 与 环 保 Vol.19 No.2 2023 年 04 月 Transport Energy Conservation Environmental Protection April.2023 doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.02.019“双碳”背景下公路工程建设期碳减排路径浅析 石占斌 1，于 琦2,3，龚巍巍2,3，刘 杰2,3，毛 宁2,3，程逸楠2,3，李齐丽2,3（1.准格尔旗高等级公路投资有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000；2.交通运输部规划研究院，北京 100028；3.交通排放控制监测技术实验室，北京 100028）摘要：公路工程建设期的原材料生产加工、原材料运输及施工活动等是其二氧化碳排放的主要来源。本文对公路工程建设期碳减排的主要路径进行解析，从减少资源占用、降低能源消耗、减少材料使用以及强化管理措施四方面，提出具体减排措施，可为公路工程建设期实施碳减排提供科学指导。关键词：交通碳排放；技术路径；公路工程建设期；公路节能降碳 中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）02-0106-04 Analysis of Carbon Reduction Paths during the Construction Period of Highway Projects under the Background of the Carbon Peaking and Carbon Neutrality Goals SHI Zhanbin1,YU Qi2,3,GONG Weiwei2,3,LIU Jie2,3,MAO Ning2,3 CHENG Yinan2,3,LI Qili2,3(1.Zhunger Banner High Grade Highway Investment Company Limited,Erdos Inner Mongolia 017000,China;2.Transport Planning and Research Institute Ministry of Transport,Beijing 100028,China;3.Laboratory of Transport Pollution Control and Monitoring Technology,Beijing 100028,China)Abstract:The production,processing,transportation of raw materials,and construction activities during the highway engineering construction period are the main sources of carbon dioxide emissions.This paper analyzes the main pathways for carbon reduction during the highway engineering construction period and proposes specific emission reduction measures from the aspects of reducing resource consumption,lowering energy consumption,minimizing material usage,and strengthening management measures,which can provide scientific guidance for implementing carbon reduction during the highway engineering construction period.Key words:transport carbon emissions;technical pathways;highway construction period;energy and carbon reduction in highway engineering 0 引言 把“碳达峰碳中和”工作纳入生态文明整体布局，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略部署。交通运输作为三大能源消耗及碳排放源之一，是助力实现“双碳”目标的五大关键领域之一1，而交通基础设施绿色低碳化建设对于交通运输领域减污降碳、协同增效具有重要意义。收稿日期：2023-03-16 作者简介：石占斌（1979-），男，内蒙古呼和浩特人，本科，高级工程师，研究方向为公路工程建设管理.（）通信作者：于琦（1995-），男，内蒙古乌兰察布人，硕士，助理工程师，研究方向为交通基础设施节能环保方向.（）近年来我国开展了多项绿色低碳公路领域的研究，邢向达2研究了低碳理念下绿色公路的建设方向以及关键技术；程书祥3等以大湾区部分城市为研究对象，分析了广东省公路建设阶段低碳政策发展环境；尹延昭4利用 Delphi 法，建立了包含 10 个因素层指标的三级评价指标体系，研究了节能降碳技术在公路建设工程中的适宜性评价方法；苏丽娜5基于工程建设碳排放量评价的基本概念和理论框架，从原材料物化、第 2 期 石占斌等，“双碳”背景下公路工程建设期碳减排路径浅析 107 运输和施工等阶段进行桥梁改扩建能耗-原材料碳排放效益研究，并对其节能减排进行量化分析计算。现有研究多为对绿色低碳技术开展适用性分析以及减排效益评估，本文根据全生命周期理论，基于内源性碳排放和外源性碳排放的不同边界，聚焦公路工程建设期，从减少资源占用、降低能源消耗、减少材料使用以及强化管理措施四方面，提出具体碳减排举措，可为公路工程建设期实施碳减排提供科学指导。1 公路工程碳排放环节解析 公路工程建设期的碳排放源主要包括资源占用、能源消耗和材料使用三大方面。公路工程建设期碳排放具体可分为内源性碳排放和外源性碳排放，前者指公路工程直接产生的碳排放，后者指公路工程所消耗的各类材料（如钢材、水泥、沥青等）在使用前已经在外部工业系统中产生的碳排放。2 公路工程建设期碳减排路径 公路工程建设期碳减排路径也可根据碳排放源分为内源性碳减排措施以及外源性碳减排措施。内源性碳减排措施主要是通过采取相关举措直接减少公路工程建设期各类能源消耗以及二氧化碳排放，外源性碳减排措施主要是通过采取相关举措节约公路工程建设期的材料使用以及资源消耗，从而间接减少碳排放。本文基于内源性及外源性碳排放边界，基于资源节约、能源节约、材料节约以及强化管理四个方面提出具体碳减排举措。2.1 资源节约措施 水资源节约、土地资源节约等资源节约措施可有效减少公路工程施工阶段的资源消耗，是降低公路工程建设期间接二氧化碳排放的主要途径之一。（1）表土资源回收利用 新建公路在工程建设初期，需要清除地面附着的原生植被并对表土层进行集中剥离。表层腐殖土中含有大量的植物种子、根系和腐殖质，是十分珍贵的资源。通过表土资源回收利用，对沿线可利用表层土进行剥离后集中堆放，以便于施工后期为中央分隔带、互通立交区、沿线附属区以及边坡绿化等提供绿化土源。表土资源回收利用可减少表土作为弃方的处置运输距离以及绿化土源的运输距离，进而减少运输集卡的能源消耗，降低间接二氧化碳排放。（2）土石方平衡利用 在有条件的区域，公路施工中通过综合全线填挖方情况，尽可能做到挖填平衡，充分利用开挖土石方，有效减少工程总体土石方材料消耗，同时降低材料运输过程中的能源消耗，实现节能降碳。在落实土石方平衡方案过程中，采取就近利用、高向低运、避免跨沟调运等措施，进一步减少由土石方运输所带来的能源能耗。（3）临建场地永临结合建设 在公路施工过程中，经常需要征用土地建设拌和站、驻地、钢筋加工厂、构件预制场等临建场地，通过临建场地结合项目红线建设、临建场地结合地方已有设施建设、临建场站集中建设等措施，可有效节约土地资源，降低建设材料消耗，实现节能降碳。（4）实景建模技术科学规划土地资源 基于无人机倾斜摄影技术对施工场地进行航拍，构建实景模型，然后在实景模型中对场地、便道、临建等设施进行科学规划，通过对施工现场地形地貌的精准分析，实现合理选址、填挖平衡，减少土地占用，科学节约土地资源。（5）大体积混凝土冷却水循环技术 大体积混凝土水冷、养护均需要大量用水，施工中将冷却水进行循环利用，可实现水资源高效利用。冷却水经内置冷却管循环带走混凝土水化热后，流出温水，将其收集至储水箱，与新抽低温水进行混合调温，再用作冷却水及养护水继续使用，极大地提高水资源的利用率。2.2 能源节约措施 通过拌和站油改气、温拌沥青等技术降低传统化石能源消耗，是降低直接二氧化碳排放的主要措施，而采用 LED 绿色照明、分布式光伏建设等措施可有效节省电能，是降低间接二氧化碳排放的主要措施。随着各类新能源产品逐步成熟，公路工程施工阶段可利用的新能源形式也更加丰富。（1）拌和站油改气建设 在公路工程建设过程中，沥青拌和站主要使用燃108 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 料油、煤炭等作为燃料。由于这些燃料产生的污染物对环境造成影响较大，以清洁能源替代传统燃料，一方面可以减少污染物排放，另一方面也是降低二氧化碳排放的重要手段。此过程中需要增设天然气的供应设备，天然气供应设备主要包括储气装置、卸车增压撬、气化调压一体撬以及计量系统等，同时还可以增加燃气泄漏报警联动系统、储气设备喷淋系统设施以提高天然气使用的安全性。（2）新能源设备应用 在施工过程中，部分施工机械及运载车辆可采用新能源设备代替传统化石能源设备，减少施工阶段化石能源消耗，降低直接二氧化碳排放。（3）温拌沥青技术 公路工程建设中路面工程是碳排放产生的重要来源，大部分路面采用沥青及其混合料铺设，目前常用的热拌沥青混合料是在公路施工过程中，将沥青和混合料加热至 150以上进行拌和制成，此过程不仅需要消耗大量化石能源进行加热，同时热拌沥青混合料也会产生氮氧化物和其他有害物质，对自然环境产生较大影响。温拌沥青技术与传统热拌技术相比，保证路用性能的同时可以显著降低拌合温度以及铺设温度，进而可以有效减少化石燃料消耗造成的二氧化碳和有毒气体排放，是目前非常适应节能减排发展需求的沥青拌和技术6。（4）LED 绿色照明 LED 灯具比传统照明灯具具有更高的光效，更低的耗电量，更长的使用寿命，使用 LED 绿色照明可以有效减少电能消耗，减少二氧化碳间接排放。此外，LED 灯具的发光色彩更加自然，可以更好地实现照明，提高工程施工安全性。（5）分布式光伏建设 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应从而将光能直接转变为电能的一种技术。随着光伏发电技术的进步以及国家相关新能源政策的扶持，对于部分临时供电设施建设困难或成本过高区域，可利用部分空地布置分布式光伏设施为施工驻地等区域提供电能，进而减少施工阶段的化石能源消耗，降低直接二氧化碳排放。分布式光伏发电系统主要由太阳能光伏组件、光伏支架、并网逆变器及交流配电柜等组成，分布式光伏发电被认为是未来光伏发展的主要方向，具有广阔的发展前景，具备安全可靠、经济环保、灵活智能及运维成本低等优点。（6）建筑采用超低能耗建筑技术 超低能耗建筑是以适应当地的气候特征为前提条件，采用被动式建筑物的设计方式最大程度减小建筑物对供暖、空调、照明等建筑耗能环节的需求，同时采用主动技术措施最大程度提高建筑物内能源设备的节能效率，充分利用可再生能源的建筑。超低能耗建筑在不牺牲建筑物使用舒适性的前提下，以最小的能耗实现建筑物的正常功能使用。在公路工程建设阶段建筑可采用超低能耗建筑技术，通过外墙增加保温层厚度、外窗和外门采用三玻两中空、建筑内部设置气密层、建筑内设备采用节能环保设备等措施，以尽可能小的能耗保证建筑物的正常使用。2.3 材料节约措施 公路工程施工期碳排放中，由于材料使用而产生的间接排放是施工期碳排放的重要组成部分。减少各类材料的使