橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU的節(jié)能減排成效

陳軍 中國民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司西北分公司

橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU的節(jié)能減排成效

陳軍 中國民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司西北分公司

節(jié)能減排在民航業(yè)發(fā)展過程中備受重視。2011年，民航局出臺(tái)《關(guān)于加快推進(jìn)節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》，明確了全行業(yè)加快推進(jìn)節(jié)能減排工作的指導(dǎo)思想、主要原則和工作目標(biāo)。根據(jù)民航局2011年節(jié)能減排工作的部署，結(jié)合在首都機(jī)場(chǎng)、上海機(jī)場(chǎng)、廣州白云機(jī)場(chǎng)試點(diǎn)的情況，2012年正式啟動(dòng)民航行業(yè)機(jī)場(chǎng)使用橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU的推廣工作。

表1 登機(jī)橋適用機(jī)型類別與橋載靜變電源配置規(guī)格表

表2 飛機(jī)地面專用空調(diào)機(jī)組技術(shù)參數(shù)

表3 APU和GPU能源消耗計(jì)算表

1 APU和橋載設(shè)備簡(jiǎn)介

APU是飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置（AUXILIARY POWER UNIT）的簡(jiǎn)稱，目前在民用飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。飛機(jī)在起飛前，由APU供電來啟動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)；在地面?？考盎袝r(shí)由APU提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內(nèi)的照明和空調(diào)；在飛機(jī)起飛時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率全部用于地面加速和爬升，改善起飛性能。由于APU的核心部分是一個(gè)小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，因此它也像大型發(fā)動(dòng)機(jī)一樣使用航空燃油并排放廢氣，不僅工作效率較低、耗油量大，而且也污染環(huán)境、產(chǎn)生噪聲。

橋載設(shè)備（GPU）主要包括靜變電源和飛機(jī)地面專用空調(diào)：400Hz橋載靜變電源是將380V/50Hz市電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的115V/400Hz電源，為飛機(jī)在地面停留期間提供電能的地面設(shè)備；飛機(jī)地面專用空調(diào)是在飛機(jī)靠橋期間為飛機(jī)客艙提供冷（熱）空氣的專用空調(diào)機(jī)組。而400Hz橋載電源和飛機(jī)地面專用空調(diào)依靠電力提供能源，在飛機(jī)靠橋期間可以關(guān)閉APU，從而有效節(jié)省航空燃油。同時(shí)不產(chǎn)生廢氣和噪聲，優(yōu)于APU向飛機(jī)提供電源和空調(diào)（通風(fēng)、制冷或制熱）等。

2 橋載設(shè)備的節(jié)能環(huán)保分析

2.1 節(jié)能分析

民航業(yè)能源結(jié)構(gòu)主次分明，能源消耗以航油為主，航油的消耗量約占全行業(yè)能耗的94%，機(jī)場(chǎng)能耗約占3%，航空公司地面服務(wù)能耗約占2%，其他單位能耗比重不到1%?？梢哉f節(jié)油是落實(shí)民航業(yè)節(jié)能減排工作的重要措施。節(jié)約航油可以從優(yōu)化運(yùn)力、合理布局航線、飛行操縱、降低飛機(jī)配載、維護(hù)保養(yǎng)、應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備等多方面入手，其中使用橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU的使用是一個(gè)有效的節(jié)油方法。目前國內(nèi)機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋使用機(jī)型類別與GPU設(shè)備的配置見表1、表2。

根據(jù)航空公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，選擇3種有代表性的機(jī)型進(jìn)行分析：C類機(jī)型選擇空客A320，D類機(jī)型選擇麥道MD11，E類機(jī)型選擇波音B747。目前的F類機(jī)型主要有A380和B787，這類飛機(jī)在各航空公司機(jī)隊(duì)中所占的比例還很小，這里不做分析。國內(nèi)機(jī)場(chǎng)飛機(jī)的過站時(shí)間一般在60～90min，為便于比較，這里以靠橋1h為單位，每架飛機(jī)每天按靠橋3次計(jì)算，則年耗能量對(duì)比見表3、表4。

從表中可以看出，不同機(jī)型飛機(jī)每小時(shí)運(yùn)行APU平均消耗的航空煤油約在100～400kg之間。從航空公司角度考慮，飛機(jī)靠橋期間關(guān)閉APU，采用橋載設(shè)備提供電源和空調(diào)可以有效節(jié)約航空燃油。從節(jié)能減排的角度考慮，采用電力作為能源的折標(biāo)煤量比用航空煤油的折標(biāo)煤量要小很多。

2.2 環(huán)保分析

使用橋載設(shè)備替代APU除了節(jié)約能源外，還可以有效降低機(jī)場(chǎng)環(huán)境污染。在美國和歐洲，機(jī)場(chǎng)帶來的污染已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注，而輔助發(fā)動(dòng)機(jī)APU在飛機(jī)?？亢蟮睦^續(xù)使用是產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氧化氮等污染物的重要原因。同時(shí)，繼續(xù)使用APU還會(huì)在地面產(chǎn)生噪聲。以1架B737飛機(jī)為例，如果APU運(yùn)行30min，它產(chǎn)生的空氣污染見表5。

如果一個(gè)機(jī)場(chǎng)每天能有100個(gè)過站班次不用APU而使用地面電源，則每年少排放約20t的氮化物，減少排放約80t的一氧化碳，這對(duì)機(jī)場(chǎng)局部乃至一個(gè)城市的環(huán)境都將是不小的貢獻(xiàn)。

此外，飛機(jī)在地面?？坷葮蚝罄^續(xù)使用APU還會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。波音公司對(duì)其機(jī)型在距地5m處的噪聲進(jìn)行了測(cè)量，具體數(shù)據(jù)如表6所示。按照勞動(dòng)保護(hù)條例規(guī)定，噪聲達(dá)到85dB以上時(shí)，就會(huì)對(duì)工作人員的健康造成影響。再加上APU的工作地點(diǎn)通常在航站樓附近，這樣它給機(jī)務(wù)人員和近機(jī)位登機(jī)旅客帶來的環(huán)境噪聲影響就顯得十分突出。因此，關(guān)閉APU將使登機(jī)橋附近的機(jī)場(chǎng)噪聲大大減小，既有利于為機(jī)場(chǎng)機(jī)務(wù)場(chǎng)務(wù)工作人員營造一個(gè)良好的工作環(huán)境，也有利于給登機(jī)旅客帶來更舒適的乘機(jī)感受。

表4 機(jī)型能源消耗對(duì)比表

表5 B737運(yùn)行APU產(chǎn)生的污染物

表6 飛機(jī)運(yùn)行APU及機(jī)上空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲表 dB

表7 航空公司使用APU設(shè)備的成本測(cè)算

表8 APU與橋載設(shè)備每小時(shí)使用成本及收費(fèi) 元

3 橋載設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益分析

航空公司通過地面橋載設(shè)備替代APU使用可以減少航空燃油消耗，有效降低運(yùn)行成本，而機(jī)場(chǎng)也可以通過與航空公司簽訂服務(wù)協(xié)議，提供橋載設(shè)備進(jìn)行收費(fèi)，為機(jī)場(chǎng)運(yùn)營增加一個(gè)新的利潤增長點(diǎn)。我們通過以下表格對(duì)橋載設(shè)備運(yùn)行帶來的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。其中APU的使用成本主要包括油耗費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用兩部分，航空油料的綜合采購成本按每噸7700元計(jì)算，APU的維護(hù)費(fèi)用由機(jī)場(chǎng)機(jī)務(wù)維修部門提供作為參考。

從表7可以看出，三個(gè)機(jī)型使用APU每小時(shí)的運(yùn)行成本分別為1151元、2081元和3592元。而機(jī)場(chǎng)根據(jù)橋載設(shè)備的使用，指定了相應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，參見表8。

從表8可以看出，三個(gè)機(jī)型使用橋載設(shè)備每小時(shí)的運(yùn)行成本可分別節(jié)約551元、1481元和2992元。對(duì)于航空公司來說，在地面停靠時(shí)最大限度的使用橋載電源，關(guān)停APU的使用，可以節(jié)約至少一半以上的運(yùn)行成本，而且機(jī)型越大，收益越大。

而對(duì)于機(jī)場(chǎng)公司而言，運(yùn)行成本主要包括設(shè)備的折舊費(fèi)、耗電費(fèi)用、維修費(fèi)用和人工操作費(fèi)等。根據(jù)市場(chǎng)詢價(jià)，90kVA的400Hz靜變電源每套約45萬元，60冷噸的飛機(jī)地面專用空調(diào)每套約35萬元，90冷噸的飛機(jī)地面專用空調(diào)每套約45萬元。橋載設(shè)備的折舊年限約10年，使用時(shí)間按每天8個(gè)小時(shí)計(jì)算；設(shè)備維修費(fèi)按照設(shè)備原值10%計(jì)提；操作人員工資按照C、D類登機(jī)橋每橋體2人配置，E類登機(jī)橋每橋體4人配置，每人每年人工成本4.5萬元。

從表9可以看出，機(jī)場(chǎng)公司也可以從提供的服務(wù)收費(fèi)中取得每小時(shí)約150～340元左右的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在飛機(jī)地面?？科陂g，使用橋載設(shè)備替代APU的使用多航空公司和機(jī)場(chǎng)公司來說是雙贏的，一家大型航空公司和一個(gè)年吞吐量超過500萬的機(jī)場(chǎng)使用橋載設(shè)備由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益都在千萬元左右。

表9 機(jī)場(chǎng)公司使用橋載設(shè)備的成本測(cè)算 元/h

4 結(jié)束語

通過在登機(jī)橋安裝400Hz靜變電源和飛機(jī)地面空調(diào)機(jī)組，使過站飛機(jī)停止使用其機(jī)載輔助動(dòng)力裝置（APU），可以節(jié)約能源消耗并降低航空公司運(yùn)營成本，減少廢氣排放，降低噪聲，保障地面人員健康，提高飛行安全。同時(shí)，能夠促進(jìn)民航業(yè)的整體發(fā)展，滿足民航業(yè)務(wù)量增長對(duì)地面服務(wù)提出的嶄新要求，進(jìn)而間接提高民航的經(jīng)濟(jì)效益，服務(wù)于民航可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，服務(wù)于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展對(duì)“節(jié)能減排”提出的要求。