市政道路碳排放计算及分析

余希帆

（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510610）

0 引言

2022 年9 月，我国明确提出2030 年“碳达峰”和2060 年“碳中和”的目标，“双碳”目标正式成为我国重要发展战略。根据国际能源署发布的《2022年二氧化碳排放报告》[1]，2022 年我国的二氧化碳排放量为1147 700 万t。全国建筑和建造工程碳排放总量约占全国碳排放量的50%，市政道路及配套设施属于其中分支，其在建设全生命周期内的碳排放量不可忽视。正确认识市政道路及配套设施在建造、运行和拆除3 阶段中产生的碳排放量，是实现“双碳”目标的前提和必经之路。

目前已有许多学者对项目建设过程中所产生的能耗和影响进行分析研究，其研究的重点主要放在建筑工程中，如赵民等[2]阐述了建筑领域碳排放核算的划分方式和核算方法，并指出了现有碳排放核算边界存在的问题；李磐等[3]分析了民用建筑物施工期各个分项工程的碳排放量；张欢等[4]对办公楼建筑进行了全周期碳排放计算。但针对市政基础设施和市政道路碳排放的研究仍较为欠缺。

本文基于城市道路全生命周期的评价方法，将建设工程分为建造、运行和拆除3 个阶段考虑其碳排放量，并提出各个阶段的碳排放计算方法，对市政道路全生命周期的碳排放进行评估分析。

1 碳排放的计算方法及市政道路的特点

1.1 碳排放计算方法

我国于2019 年颁布实施了《建筑碳排放计算标准》（GB/T 51366—2019）（以下简称《规范》）。《规范》对碳排放计算作了详细规定，具体步骤如下：（1）确定计算边界，建筑常以“单栋建筑”或“建筑群”作为计算对象，一般以“建筑面积”作为功能单位；（2）确定全生命周期的各个阶段，建筑全生命周期分为3 个阶段：运行阶段、建筑及拆除阶段、建材生产及运输阶段；（3）确定碳排放因子，用于量化建筑物不同阶段相关活动的碳排放；（4）计算建筑设计方案全生命周期的碳排放量，以此来优化建筑方案、能源系统方案和低碳建材，为建筑物低碳建造和运行提供技术依据。

1.2 市政道路碳排放边界确定

市政道路的碳排放计算边界应按照道路红线，边坡及道路外的绿化不应计入道路碳汇。碳排放计算中采用的年限建议按照道路交通量达到饱和状态时的道路设计年限：快速路、主干路为20 a，次干路为15 a；支路宜为10～15 a[5]。桥梁、隧道等构筑物应根据设计年限单独核算碳排放量，其余如管线、照明等配套设施可与城市道路一起统一进行碳排放计算。

1.3 市政道路碳排放阶段划分

碳排放主要来源于燃料燃烧释放。市政道路直接碳排放量较少，主要为间接碳排放。从碳排放源来看，全生命周期的碳排放主要包括：（1）建筑材料和设备的生产，以及运输过程中的化石能源消耗；（2）建筑建造阶段的碳排放；（3）运行阶段的碳排放；（4）建筑拆除阶段的碳排放。其中建筑材料和设备的生产，以及运输过程也属于建造阶段的主要组成部分，因此本文合并在建造阶段中统一计算。

1.4 市政道路碳排放特点

市政道路在建筑建造阶段的碳排放情况与建筑工程类似，其中的间接碳排放量在3 个阶段中占比最大。在运行阶段和拆除阶段，市政道路的碳排放情况与建筑工程差异较大，主要表现为：在运行阶段，市政道路的碳排放量非常小，主要为路灯的电耗、清洗车和洒水车的油耗，不涉及暖通空调、热水供应等能耗；在拆除阶段，市政道路一般无需进行整体拆除处理，大部分道路仅需进行路面修复即可，其碳排放也应计入下阶段改造工程中。因此市政道路在拆除阶段的碳排放量可不计入本阶段新建工程中，若是项目包含临时道路工程可单独考虑拆除阶段。

2 市政道路碳排放量计算方法

2.1 建造阶段碳排放量CJZ 核算

建造阶段的碳排放主要来自3 个方面：一是部分建材加工能耗，包括混凝土加工、装配式建筑预制构件生产加工产生的碳排放；二是施工人员在场地工作生活产生的碳排放，包括工棚空调、照明等；三是施工能耗，包括施工设备的使用电耗、油耗等。建造阶段碳排放量计算的是将该阶段各种能耗折算成的碳排放量。这些能耗主要包括建造阶段消耗的电、气、油、煤等。建造阶段碳排放量CJZ表达式为：

式中：Ei为第i 种能源的耗用量；Qi为第i 种能源的碳排放因子。

2.2 运行阶段碳排放量CM 核算

运行阶段的碳排放量核算以一个完整的自然年为时间单位，对于建筑整个使用周期的碳排放量核算，只需要将运行阶段每年的碳排放量求和即可。

运行阶段的碳排放量CM为建筑使用阶段消耗的各类能源折算的碳排放量之和。运行阶段的碳排放量CM表达式为：

2.3 拆除阶段碳排放量Ccc 核算

拆除阶段碳排放量计算的是将该阶段各种能耗折算成的碳排放量。这些能耗主要包括拆除阶段消耗的电、气、油、煤等。拆除阶段的碳排放量Ccc表达式为：

2.4 建筑碳汇量CP 核算

建筑碳汇量CP主要包括绿化、水体等碳汇措施的碳汇量，其表达式为：

式中：Ci为第i 种碳汇的量。

2.5 碳排放因子

本文的碳排放因子参考广东省住房和城乡建设厅于2021 年发布的《建筑碳排放计算导则》（试行）附录，其中列出的各类能源碳排放因子见表1。

表1 各类能源碳排放因子 单位：kgCO2/kg

3 市政道路碳排放计算案例

3.1 案例简介

本文以广东地区某城市支路新建工程为例，对其碳排放量进行计算。该城市支路全长320 m，红线宽度为18 m。道路采用单幅路形式，双向2 车道，其中慢行道组成为1.25 m 树池带、1.5 m 非机动车道、2.25 m 人行道。建设内容包括：道路、管线、电力管沟、通信、交通、照明、绿化、海绵城市、安监工程。

3.2 建造阶段碳排放核算

由于市政工程相关建造阶段的能耗数据难以获取，因此本建造期采用造价管理软件得到的能耗来计算其碳排放量。根据本项目的预算文件，得到建造阶段各个单位工程的能耗，见表2。

表2 建造阶段各专业能耗一览表

因此建造阶段的总碳排放量为：CJZ=30571×0.3748+22822×2.171+1672×2.031=64400 kgCO2=64.4 tCO2。

单位建设面积的碳排放量为：64400÷（18×320）=11.18 kgCO2/m2。

3.3 运行阶段碳排放核算

运行阶段主要考虑路灯的耗电能、清洗车和洒水车的油耗，运行期按15 a 考虑（城市支路）。本项目共设10 盏高低双挑路灯和1 盏投光灯，具体的道路照明年度耗电汇总表见表3。

表3 道路照明年度耗电汇总表

综合考虑车行道宽度和绿化带宽度，清洗车和洒水车按每天2 次计，则清洗车和洒水车年度耗油量汇总表见表4。

表4 清洗车和洒水车年度耗油量汇总表

因此运行阶段的碳排放量为：CM=130086×0.3748+1138.8×2.171=51229 kgCO2=51.2 tCO2。

年度运行碳排放量=51.2÷15=3.41 tCO2。

3.4 拆除阶段碳排放核算

由于本项目属于新建工程，无临时道路工程，故不考虑拆除阶段碳排放。

3.5 碳汇CP 核算

本项目的碳汇主要是道路的行道树。行道树采用两侧布置，间距6 m，树种采用秋枫，全线共布设了96 棵行道树。

项目碳汇计算明细表见表5。

表5 道路树池碳汇计算明细表

3.6 计算结果汇总

基于表2 至表5，可计算出本案例的碳排放总量和各单位指标。

TCEL 建筑总体碳排放量=CJZ+CM+CCC-CP=64.4+51.2+0-0.9=114.7 tCO2。

ICEA 单位建设面积碳排放量=TCEL/ 面积=114700/（18×320）=19.9 kgCO2/m2。

使用年限为15 a 时，ICEB 单位建设面积年度碳排放量=（CM-CP）/（年限×面积）=（51200-900）/（15×18×320）=0.58 kgCO2/m2。

4 结语

（1）综合现有规范碳排放计算方法，构建城市道路“建造阶段、运行阶段、拆除阶段”3 阶段碳排放计算模型。该模型根据市政道路的特点，较为全面地考虑了各阶段的碳排放情况，最终得出的结果直观明了。

（2）通过具体的工程案例确定了城市道路碳排放计算的基本步骤及所需要收集的资料，可为相关人员进行碳排放计算工作提供参考。

（3）目前的计算方法将建材生产和运输阶段的碳排放融入了建造阶段，通过预算文件得到建材生产和运输阶段的碳排放量，该方法与实际工程中存在一定差异。

（4）市政道路在设计使用年限内，因为超重车、地质差异等情况，会出现不同程度的维修加固内容，但是该工况在设计阶段难以考虑，因此无法计算该工况的碳排放情况。