市政道路碳排放計算及分析

余希帆

（廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510610）

0 引言

2022 年9 月，我國明確提出2030 年“碳達峰”和2060 年“碳中和”的目標，“雙碳”目標正式成為我國重要發展戰略。根據國際能源署發布的《2022年二氧化碳排放報告》[1]，2022 年我國的二氧化碳排放量為1147 700 萬t。全國建筑和建造工程碳排放總量約占全國碳排放量的50%，市政道路及配套設施屬于其中分支，其在建設全生命周期內的碳排放量不可忽視。正確認識市政道路及配套設施在建造、運行和拆除3 階段中產生的碳排放量，是實現“雙碳”目標的前提和必經之路。

目前已有許多學者對項目建設過程中所產生的能耗和影響進行分析研究，其研究的重點主要放在建筑工程中，如趙民等[2]闡述了建筑領域碳排放核算的劃分方式和核算方法，并指出了現有碳排放核算邊界存在的問題；李磐等[3]分析了民用建筑物施工期各個分項工程的碳排放量；張歡等[4]對辦公樓建筑進行了全周期碳排放計算。但針對市政基礎設施和市政道路碳排放的研究仍較為欠缺。

本文基于城市道路全生命周期的評價方法，將建設工程分為建造、運行和拆除3 個階段考慮其碳排放量，并提出各個階段的碳排放計算方法，對市政道路全生命周期的碳排放進行評估分析。

1 碳排放的計算方法及市政道路的特點

1.1 碳排放計算方法

我國于2019 年頒布實施了《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366—2019）（以下簡稱《規范》）?！兑幏丁穼μ寂欧庞嬎阕髁嗽敿氁幎?，具體步驟如下：（1）確定計算邊界，建筑常以“單棟建筑”或“建筑群”作為計算對象，一般以“建筑面積”作為功能單位；（2）確定全生命周期的各個階段，建筑全生命周期分為3 個階段：運行階段、建筑及拆除階段、建材生產及運輸階段；（3）確定碳排放因子，用于量化建筑物不同階段相關活動的碳排放；（4）計算建筑設計方案全生命周期的碳排放量，以此來優化建筑方案、能源系統方案和低碳建材，為建筑物低碳建造和運行提供技術依據。

1.2 市政道路碳排放邊界確定

市政道路的碳排放計算邊界應按照道路紅線，邊坡及道路外的綠化不應計入道路碳匯。碳排放計算中采用的年限建議按照道路交通量達到飽和狀態時的道路設計年限：快速路、主干路為20 a，次干路為15 a；支路宜為10～15 a[5]。橋梁、隧道等構筑物應根據設計年限單獨核算碳排放量，其余如管線、照明等配套設施可與城市道路一起統一進行碳排放計算。

1.3 市政道路碳排放階段劃分

碳排放主要來源于燃料燃燒釋放。市政道路直接碳排放量較少，主要為間接碳排放。從碳排放源來看，全生命周期的碳排放主要包括：（1）建筑材料和設備的生產，以及運輸過程中的化石能源消耗；（2）建筑建造階段的碳排放；（3）運行階段的碳排放；（4）建筑拆除階段的碳排放。其中建筑材料和設備的生產，以及運輸過程也屬于建造階段的主要組成部分，因此本文合并在建造階段中統一計算。

1.4 市政道路碳排放特點

市政道路在建筑建造階段的碳排放情況與建筑工程類似，其中的間接碳排放量在3 個階段中占比最大。在運行階段和拆除階段，市政道路的碳排放情況與建筑工程差異較大，主要表現為：在運行階段，市政道路的碳排放量非常小，主要為路燈的電耗、清洗車和灑水車的油耗，不涉及暖通空調、熱水供應等能耗；在拆除階段，市政道路一般無需進行整體拆除處理，大部分道路僅需進行路面修復即可，其碳排放也應計入下階段改造工程中。因此市政道路在拆除階段的碳排放量可不計入本階段新建工程中，若是項目包含臨時道路工程可單獨考慮拆除階段。

2 市政道路碳排放量計算方法

2.1 建造階段碳排放量CJZ 核算

建造階段的碳排放主要來自3 個方面：一是部分建材加工能耗，包括混凝土加工、裝配式建筑預制構件生產加工產生的碳排放；二是施工人員在場地工作生活產生的碳排放，包括工棚空調、照明等；三是施工能耗，包括施工設備的使用電耗、油耗等。建造階段碳排放量計算的是將該階段各種能耗折算成的碳排放量。這些能耗主要包括建造階段消耗的電、氣、油、煤等。建造階段碳排放量CJZ表達式為：

式中：Ei為第i 種能源的耗用量；Qi為第i 種能源的碳排放因子。

2.2 運行階段碳排放量CM 核算

運行階段的碳排放量核算以一個完整的自然年為時間單位，對于建筑整個使用周期的碳排放量核算，只需要將運行階段每年的碳排放量求和即可。

運行階段的碳排放量CM為建筑使用階段消耗的各類能源折算的碳排放量之和。運行階段的碳排放量CM表達式為：

2.3 拆除階段碳排放量Ccc 核算

拆除階段碳排放量計算的是將該階段各種能耗折算成的碳排放量。這些能耗主要包括拆除階段消耗的電、氣、油、煤等。拆除階段的碳排放量Ccc表達式為：

2.4 建筑碳匯量CP 核算

建筑碳匯量CP主要包括綠化、水體等碳匯措施的碳匯量，其表達式為：

式中：Ci為第i 種碳匯的量。

2.5 碳排放因子

本文的碳排放因子參考廣東省住房和城鄉建設廳于2021 年發布的《建筑碳排放計算導則》（試行）附錄，其中列出的各類能源碳排放因子見表1。

表1 各類能源碳排放因子 單位：kgCO2/kg

3 市政道路碳排放計算案例

3.1 案例簡介

本文以廣東地區某城市支路新建工程為例，對其碳排放量進行計算。該城市支路全長320 m，紅線寬度為18 m。道路采用單幅路形式，雙向2 車道，其中慢行道組成為1.25 m 樹池帶、1.5 m 非機動車道、2.25 m 人行道。建設內容包括：道路、管線、電力管溝、通信、交通、照明、綠化、海綿城市、安監工程。

3.2 建造階段碳排放核算

由于市政工程相關建造階段的能耗數據難以獲取，因此本建造期采用造價管理軟件得到的能耗來計算其碳排放量。根據本項目的預算文件，得到建造階段各個單位工程的能耗，見表2。

表2 建造階段各專業能耗一覽表

因此建造階段的總碳排放量為：CJZ=30571×0.3748+22822×2.171+1672×2.031=64400 kgCO2=64.4 tCO2。

單位建設面積的碳排放量為：64400÷（18×320）=11.18 kgCO2/m2。

3.3 運行階段碳排放核算

運行階段主要考慮路燈的耗電能、清洗車和灑水車的油耗，運行期按15 a 考慮（城市支路）。本項目共設10 盞高低雙挑路燈和1 盞投光燈，具體的道路照明年度耗電匯總表見表3。

表3 道路照明年度耗電匯總表

綜合考慮車行道寬度和綠化帶寬度，清洗車和灑水車按每天2 次計，則清洗車和灑水車年度耗油量匯總表見表4。

表4 清洗車和灑水車年度耗油量匯總表

因此運行階段的碳排放量為：CM=130086×0.3748+1138.8×2.171=51229 kgCO2=51.2 tCO2。

年度運行碳排放量=51.2÷15=3.41 tCO2。

3.4 拆除階段碳排放核算

由于本項目屬于新建工程，無臨時道路工程，故不考慮拆除階段碳排放。

3.5 碳匯CP 核算

本項目的碳匯主要是道路的行道樹。行道樹采用兩側布置，間距6 m，樹種采用秋楓，全線共布設了96 棵行道樹。

項目碳匯計算明細表見表5。

表5 道路樹池碳匯計算明細表

3.6 計算結果匯總

基于表2 至表5，可計算出本案例的碳排放總量和各單位指標。

TCEL 建筑總體碳排放量=CJZ+CM+CCC-CP=64.4+51.2+0-0.9=114.7 tCO2。

ICEA 單位建設面積碳排放量=TCEL/ 面積=114700/（18×320）=19.9 kgCO2/m2。

使用年限為15 a 時，ICEB 單位建設面積年度碳排放量=（CM-CP）/（年限×面積）=（51200-900）/（15×18×320）=0.58 kgCO2/m2。

4 結語

（1）綜合現有規范碳排放計算方法，構建城市道路“建造階段、運行階段、拆除階段”3 階段碳排放計算模型。該模型根據市政道路的特點，較為全面地考慮了各階段的碳排放情況，最終得出的結果直觀明了。

（2）通過具體的工程案例確定了城市道路碳排放計算的基本步驟及所需要收集的資料，可為相關人員進行碳排放計算工作提供參考。

（3）目前的計算方法將建材生產和運輸階段的碳排放融入了建造階段，通過預算文件得到建材生產和運輸階段的碳排放量，該方法與實際工程中存在一定差異。

（4）市政道路在設計使用年限內，因為超重車、地質差異等情況，會出現不同程度的維修加固內容，但是該工況在設計階段難以考慮，因此無法計算該工況的碳排放情況。