摘要:服務區作為高速公路的重要組成部分,在優化高速公路環境、保障行車安全和提高道路服務水平中發揮著重要作用。結合我國高速公路服務區發展現狀,創新提出打造陜西高速公路零碳服務區“能源清潔化、建筑節能化、排放減量化、資源循環化、園區生態化、管理智慧化”的六化建設原則,應用于陜西高速公路服務區的建設與運營全生命周期。從建筑、生態、能源、資源、管理等方面著手降碳增匯措施,實現高速公路服務區在運營期間碳匯抵消,零碳運營。
關鍵詞:高速公路;零碳服務區;碳達峰;碳中和
實現碳達峰、碳中和,是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。目前我國碳排放量位于全球第一,碳排放強度仍處于較高水平。其中交通運輸是碳排放的重要領域之一,占我國碳排放總量的10%左右。零碳服務區是在碳達峰、碳中和的政策背景下,應運而生的適應高速服務區綠色發展的建設理念,也是助力交通行業綠色低碳轉型、加快建設交通強國的重要舉措。“零碳服務區”從實踐上看主要是指在高速服務區全生命周期貫徹綠色低碳理念,在運營階段倡導使用清潔能源、提高資源循環利用能力、運用基于物聯網的平臺管理,使高速服務區在運營階段溫室氣體凈排放量等于或小于零。目前,陜西高速公路服務區正逐步探索低碳綠色發展新路徑,構建陜西高速公路的“零碳服務區”系統性思路。
1國內零碳服務區建設現狀與存在問題
1.1國內零碳服務區建設現狀
目前國內已經建成的“零碳服務”區有濟南東服務區、津南服務區等,“近零碳服務區”有廬山西海服務區、白米服務區等。
濟南東服務區是國內首個已建成規模最大的、可實現自我碳中和的“零碳服務區”。作為山東高速傾力打造的首個零碳服務區試點項目,濟南東服務區圍繞提升能源使用效率、100%可再生能源利用和林業碳匯抵消三大核心路徑,通過零碳智慧管控系統、可再生能源利用系統,實現服務區運營階段碳排放與減排、碳匯吸收自我平衡,達到零碳排放目標。津南服務區是天津高速首個“零碳”服務區。津南服務區大力發展清潔能源體系,利用屋頂光伏、車棚光伏等多個場景打造出高速公路服務區“光伏發電+新能源服務”。
廬山西海服務區是江西省首個低碳服務區,服務區的初期設計和后期建設中都融入大量低碳環保、節能減排的理念。例如使用太陽能光電技術、太陽能熱水技術、水源熱泵技術實現清潔能源利用。服務區內還使用光導照明技術,可完全取代白天的電力照明,至少可提供10 h的自然照明,無耗能,無需維護,減少建筑本體能耗。白米服務區是全國首個“近零碳”高速服務區,服務區采用“綠色+光伏”的綠色發展組合方式,圍繞光伏、分布式儲能、智慧路燈、全電廚房、智慧充電5個方面,通過太陽能發電、開發利用清潔能源、用能電氣化改造,滿足服務區日常用能需求,實現整個服務區工作、生活的相對零碳運行。
1.2國內零碳服務區的問題
國內零碳服務區建設存在的問題有:(1) 我國對于零碳服務區的定義和范圍不夠明確,零碳服務區的建設措施未形成系統化理論和技術路線,實質建設仍處于起步階段。(2) 大多數現有服務區在前期設計、建設階段雖融入了少量的綠色低碳理念,考慮了節能燈、擴大綠化等少量節能綠化措施,但未充分考慮清潔能源利用和資源回收利用等方面的系統規劃,距零碳服務區還有較大差距。(3) 目前國內僅建成的幾座零碳服務區,更多的是著重發展清潔能源與節能減排,缺少從建設期到運營期全生命周期的系統規劃。(4) 大多數服務區在運營階段低碳環保理念不足,節能減排措施不明確,存在資源浪費、管理混亂等問題。(5) 打造“零碳服務區”經濟效益低,短期內無法獲得經濟效益。因此,如何“肥瘦搭配”讓“零碳”擺脫“零效益”,是打造“零碳服務區”需要解決的關鍵問題。
2陜西零碳服務區建設路徑
針對現階段“零碳服務區”存在的問題,結合高速公路服務區的服務范圍和功能特點,本文提出系統性理論和技術路線,即能源清潔化、建筑節能化、排放減量化、資源循環化、園區生態化、管理智慧化的“六化”理論。
2.1能源清潔化
能源清潔化是指高速服務區應逐步減少化石能源的依賴,在服務區內采取有效措施,充分利用太陽能、風能、地熱能等清潔能源,優化交通能源結構,推進清潔能源應用,構建以清潔能源為主體的新型能源系統,實現零化石能源消耗和百分百綠電供應,推動清潔能源成為服務區能源供應主體。
陜西高速服務區太陽能資源開發利用前景十分廣闊,可以充分利用建筑屋頂、停車位等空間,根據服務區用能需求,合理設置建筑光伏一體化設備與分布式光伏發電設施。此外還可引進風力發電系統,特別是偏遠地區平坦、開闊的高速服務區,既可以單獨設置風力發電裝置,也可與太陽能發電結合,形成風光互補系統。能有效提高綠電供應比例[1]。
對于具有地熱資源稟賦優勢的服務區,通過深埋于服務區附近的管道系統和建筑物內部進行熱交換裝置,利用高效熱泵機組將熱量及冷氣提供給建筑物,幫助建筑物在冬天進行有效供暖,在夏天為建筑物排熱制冷。高效的地源熱泵設施與其他能源相比,更清潔、更穩定,能降低服務區的能源消耗量[2]。
2.2建筑節能化
近年來,隨著我國政府及相關科研人員對建筑節能工作的不斷重視,“近零能耗建筑”的出現為中國建筑節能提供了一個良好的技術支撐。近零能耗建筑所廣泛應用的技術主要包括高性能保溫結構、光伏系統、太陽能熱水系統以及熱泵可再生能源應用系統等。高速服務區由于建筑面積小、樓層低、周圍空間開闊,適合將服務區建設為近零能耗建筑[3]。
在高速服務區建設階段,需要使用大量的建筑材料,選擇綠色節能環保建筑材料符合打造零碳服務區的理念。對于服務區的建設,環保建材可用作建筑墻體、道路的建設材料。高速服務區在運營階段不可避免地產生能源消耗,減少能源消耗成為打造節能化建筑的關鍵,因此需要在服務區設計階段充分地考慮建設場地,以適應當地氣候特征,充分利用太陽能等自然能源;還要有能耗監測與節能診斷的機制,提升服務區能源利用效率,全面降低服務區運營階段的能源消耗。
2.3排放減量化
高速服務區的運營管理要貫徹可持續發展理念,可采用科普宣傳、技術創新、制度創新等多種手段。在服務區內踐行垃圾分類、倡導節約用水,將服務車輛、巡場車輛由燃油車替代為新能源車;在服務區內設置更多的電動汽車充電樁,并且可以根據服務區的具體情況,建設使用光伏發電為電能來源的智能綠色充電樁;對于服務區的餐飲店,進行電磁廚房改造,將傳統的燃煤(氣)爐灶替換為電磁爐灶。
2.4資源循環化
資源循環化是指以減量化、再利用、再循環為原則,將廢物直接作為原料進行利用或者對廢物進行處理后再利用。高速服務區在運營階段產生的主要污染物為生活污水和垃圾,對生活污水和垃圾進行回收利用,合理的處理與處置,以提高資源循環水平,促進服務區污廢資源回收利用,實現服務區零碳運營,構建綠色服務區。
高速服務區排放污水,通過低碳高效一體化污水處理設備處理后,可用于綠化澆灌、沖洗廁所、車輛等,實現百分百回收利用。同時融入“海綿城市”理念,設置雨水收集凈化系統,充分發揮服務區綠地、道路、污水系統等對雨水的吸納、蓄摻和緩釋作用。對于高速服務區產生的垃圾,一方面對垃圾進行分類收集,提升垃圾處理與回收再利用效率;另一方面設置小型固廢處理裝置,實現餐廚、生活垃圾等固體廢棄物就地降解及資源化利用[4]。
2.5園區生態化
園區生態化是指充分考慮高速服務區所處區域的具體情況,一方面增大綠化面積,提高碳匯能力,營造生態性及景觀性有機結合的服務區室外空間;另一方面合理選擇植被,對其進行有效搭配,強化彼此關聯,以群落為主,通過植被、草坪、灌木和喬木的相互結合,得到良好的景觀效果[5]。
陜西省南北跨度大,從南到北所呈現的自然地貌為陜南山地、關中平原、陜北高原。因此,在建設期應根據高速服務區所處地域,選擇不同類型的植物,同時要優化服務區植物配置,選用碳匯能力強、低維護的鄉土植物,同時根據不同的服務內容配備與服務功能相一致的植物配植,構建喬灌草結合的植被群落,提升服務區綠地固碳增匯能力。
2.6管理智慧化
管理智慧化是指通過物聯網和云計算等技術,建立完善的監測系統,對高速服務區實施數字化、智能化管理和服務,全面提升服務區整體技術水平和運行效率,以實現服務區節能降碳和能源智慧管理。
針對高速服務區搭建環保智慧管理平臺,優化服務區能源開發利用,收集污水處理業務運營數據,以實現能源和人力消耗的合理削減,為服務區運營進行優化調整。同時,對能源及碳排放動態監測與管理,將光伏、儲能、充電樁、照明、空調、污水處理等各模塊進行整合,通過能源智慧管控系統,對服務區進行用能監測及設備調控,實現服務區節能降耗、碳排放動態監測與可視化展示,提供數據層面的有力支撐,為管理決策提供實時依據。
3結語
現階段陜西零碳高速服務區在逐步根據“六化”理論推進零碳服務區建設工作,在能源清潔化方向開展分布式光伏電站建設工作;在建筑節能化方向引入地源熱泵、安裝一級能效電器;在排放減量化方向落實低氮鍋爐改造、廚房電器化;在資源循環化方向建設中水回用系統、配備智能污水處理設備;在園區生態化方向擴大園區綠化面積;在管理智慧化方向,打造了陜西交控生態環保智慧云平臺。但總體而言,交通運輸行業的碳達峰、碳中和工作目前也正是在起步階段,項目實施單位目前只能根據自身實際情況,一邊探索一邊總結經驗。
零碳服務區的建設是一個系統工程,需要各領域、各行業、各單位密切配合、協調合作。最重要的是同時要在國家政策、地方財政、社會輿論、網絡技術等方面獲得支持,作為零碳服務區全面推廣的基礎。希望通過零碳服務區的建設,推動陜西交通行業走上高效能、低污染、低碳化道路,打造節能、環保的新型公路交通系統,推進陜西交通行業低碳轉型發展,助力陜西交通領域逐步實現碳達峰、碳中和。
參考文獻:
[1]金汐,孫峙峰,王東旭.《近零能耗建筑檢測評價標準》編制要點簡介[J].暖通空調,2020,50(8):5358.
[2]李斯濤,劉志強,李培鋒,等.高速公路服務區低碳生態技術體系探討[J].公路交通科技,2020,37(2):5661.
[3]秦永軍.新能源風力發電技術及其發展趨勢分析[J].科技創新與應用,2022(19):162165.
[4]謝毅偉.夏熱冬冷地區地源熱泵空調系統參數及運行策略優化研究[D].武漢:華中科技大學,2021.
[5]張子龍.廚余垃圾資源化利用技術分析[J].廣東化工,2022,49(14):120121.
作者簡介:胡飛飛,女,陜西西安人,工程師,碩士研究生,研究方向:交通生態環保與雙碳融合發展。