绿色低碳有轨电车建设成本及效益分析

张 超 朱蓓琳 易成智 陈萧凤

（1.嘉兴市铁路与轨道交通投资集团有限责任公司，嘉兴 314051；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

引言

绿色低碳发展是交通运输行业推进实现“双碳”目标的重要途径，对于节约能源和环境保护具有长远的积极意义。有轨电车作为公共交通的重要组成部分，符合低碳经济的发展理念，其建设成本及效益是人们关注的重点。

李京增等人[1]对有轨电车车辆制式选择与成本的关系、供电制式选择与成本的关系、轨道系统选择与投资的关系、交叉口过路方式与成本的关系进行了分析，提供了有轨电车建设的多种选择及成本数据。李冰等人[2]以北京市轨道交通项目为例，通过解析项目成本构成，分析建设成本增加的原因。薛宏娇等人[3]以影响轨道交通社会效益的因素指标为基础，建立社会效益计量模型，实现了轨道交通社会效益的量化。师小龙等人[4]采用随机森林算法确定影响轨道交通成本的关键因素，为轨道交通成本的优化提供借鉴。董永伟[5]采用对比分析的方法对现代有轨电车成本进行测算，结果表明现代有轨电车在运营成本上具有更大优势。

综上所述，学者对于轨道交通研究较多，而对现代有轨电车成本和效益的相关研究较少。本文以嘉兴有轨电车项目为例，分析采用绿色低碳关键技术造成的成本增加以及所获得的资源、经济和社会效益，可为有轨电车的绿色低碳发展提供借鉴。

1 项目概况

嘉兴有轨电车远期规划建设7 条线路，近期共建设3 条线路，共划分为二期建设，线路总长15.6km，设置20 个站点。截至2022 年2 月6 日，嘉兴有轨电车全天运营近19h，日均发行列车227列次，累计安全发送乘客106.06 万人次，单日最高客流达3.20 万人次。

2 绿色低碳有轨电车全生命周期成本效益分析方法

2.1 全生命周期增量成本与效益理论

为对有轨电车采取不同方案后产生的费用变化进行评估，提出了有轨电车增量成本的概念。增量成本是指为满足相关评价标准，建设项目施工方在建筑设计、施工、运维等过程中引入技术方案后与基准项目相比发生的成本变化。有轨电车项目的增量效益指的是项目在增加成本后的效益增加值，这也是交通行业中相关利益主体在是否选择采用节能减排技术时的主要评价指标。有轨电车的增量效益来自于其全生命周期各个阶段中，通常可分为显性效益和隐性效益，前者指的是经济效益，后者指的是社会效益、环境效益。

2.2 绿色低碳成本效益特点

2.2.1 全生命周期成本构成

绿色低碳有轨电车与普通有轨电车的建设成本区别在于，绿色低碳有轨电车项目不仅要保障有轨电车的正常功能，还需要通过一些节能环保措施使有轨电车的运行绿色化、低碳化。但有轨电车绿色低碳发展的新技术及新设备也将产生额外的成本。

从时间维度来看，绿色低碳有轨电车工程按其生命周期流程大概分为六个阶段，如图1 所示，分别为原材料生产阶段、线路建设及车辆生产阶段、运营阶段、维护阶段和拆除回收阶段，每一个阶段包含相应的建设成本。

图1 有轨电车全生命周期六个阶段

2.2.2 全生命周期效益构成

绿色低碳有轨电车与地铁等轨道交通类似，属于公益性建设项目。对于企业来说，经济效益并不明显，但绿色低碳有轨电车的社会经济效益良好，其全生命周期效益主要有资源节约效益、经济效益、社会效益、技术扩散效益四个方面。

3 绿色低碳有轨电车关键技术成本分析

3.1 低碳建造成本

3.1.1 装配式车站和路基

为保护环境、减少污染、提高生产效率、降低人力成本等，本项目的车站和路基在建造过程中使用了一定比例的装配式构件，如图2所示。

图2 装配式车站效果图

装配式车站和路基的成本由建造成本和使用成本组成。通常情况下，应用装配式技术的增量成本为300-600 元/m2，按照土地增值税政策规定可以加计扣除20%，得出装配式车站的建造成本相较于现浇式车站的增量大约是360 元/m2。与传统车站相比，装配式车站建筑的使用成本较低[6]，其中使用成本又分为管理成本、能耗成本、大修成本、日常维护成本、残值五部分。

通过对典型装配式车站管理费用资料的统计，装配式车站的管理成本为26.4 元/m2，能耗成本为13.56 元/m2，大修成本为50 元/m2，日常维护成本为40 元/m2，残值按建筑建造成本的8%考虑。

3.1.2 雨水收集系统

嘉兴市平均降水量达1221mm，本项目车辆基地采用雨水收集系统以增加水源储备，节约水资源。雨水收集系统的成本包含设备购置成本和系统运行成本，运行过程中主要涉及费用为用电设备耗电、加药处理费用。系统设备包含提升泵（7.5kW）、变频供水泵（11kW）、水池排污泵（1.5kW）。水池排污泵为定期使用，使用时间短，用电量低，可不计入运行成本。经过计算，雨水收集系统的吨水处理电费为0.34 元/t。除此之外，系统还需投加PAC和次氯酸钠维护水质，药剂吨水成本为0.32 元/t。

3.1.3 建材节约技术

建材消耗的降低主要来自建材使用过程中实施节约技术。本项目主要是对水泥、钢材、砂、石料等材料进行节约使用。在水泥方面可通过选择合适的水泥品种、大骨料、合理砂率、合适的水灰比等方式，节约其用量。在钢材方面尽可能大量利用短料、边角料和旧料，降低购置新建材的成本。在砂、石料方面使用石屑代替砂子拌制混凝土以节约砂料。采取上述建材节约技术，会产生人工成本和部分材料转运成本。

3.1.4 可再利用建材

可再利用建材是指对旧建筑材料直接再利用或适当修复后再利用的建筑材料，通过使用可再利用建材可减少部分购置新建材的成本。本项目车辆基地在建造过程中采用的可再利用建材主要有钢筋、木材、铝合金型材、门窗玻璃等，其成本主要包括组合、修复建材的技术费用及人工费用。

3.2 设备能效提升成本

3.2.1 动力系统

本项目的有轨电车采用混合储能系统，其全生命周期运营成本是指在车辆服役年限内储能系统所涉及的全部费用，主要包括储能系统的初始购置、更换、维护以及地面充电成本[7]。系统初始购置成本是指购买电池、超级电容等的成本；更换成本是指在服役年限内其内部零部件进行更换所产生的费用；维护成本是指储能系统在其全生命周期中所需的维护成本；地面充电成本仅考虑用电量。

3.2.2 照明系统

本项目车站照明系统的成本控制主要在于灯具的选择与使用，照明系统中采用较多的灯具是HR6032-10，该灯具的特点是比同等亮度的节能灯能耗减少3/4，且使用寿命长达5 倍以上。照明系统成本由系统设备及灯具的购置成本、设备及灯具的运营维护成本、电能消耗成本组成。

3.3 低碳运营成本

3.3.1 光储直柔成本

项目的车站应用光储直柔技术，其架构如图3所示。光储直柔技术以太阳能光伏发电为主要能源形式，为车站建筑用能设备提供电能，并通过直流供配电，直接为直流负载提供电能，以提高新能源就地消纳能力和用能效率。项目配置磷酸铁锂电池等储能系统，将光伏所发的多余电量就地储存，成为一个柔性可调节的节点，并具备与市电网交互的能力以及消峰填谷功能。项目对主要用电设备采取智能控制节能措施，如在无人干预的情况下，智能控制空调运行参数，科学精密地管控空调运行，大幅降低空调能耗，延长空调设备寿命。本项目在车站建筑可被照射处设置光伏发电组件，太阳能光伏发电为项目的主要供能形式，经济增量约为 500 元/m2，光伏储能系统的均价为1.62 元/Wh。光储直柔技术的成本主要由太阳能光伏系统及磷酸铁锂电池系统设备的成本及系统维护成本组成。

图3 光储直柔系统架构图

3.3.2 能耗与碳排放监测成本

本项目的能耗监测需要借助能耗监控管理系统完成。能耗监控管理系统的作用是为耗电量、耗水量、耗气、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量及其他能源应用量的控制与测量提供解决方案。项目的碳排放监测成本主要来源于碳排放检测设备和设备运行消耗的电能，碳排放监测使用烟气在线监测系统（CEMS）。项目的能耗与碳排放监测成本主要由能耗与碳排放监测系统设备购置费用、系统消耗能量成本、系统维护成本组成。

3.3.3 碳排放管理与培训成本

随着国家主管部门对于纳入控排单位碳排放数据高标准和严要求的不断加码，碳排放核算报告与核查工作必不可少。本项目的碳排放管理与培训成本主要在于人员的培训费用，按照市场价格，一级碳排放管理员资格的培训每人花费10000 元左右。

4 绿色低碳有轨电车关键技术效益分析

4.1 资源节约效益

本项目的土地节约效益主要表现在有轨电车替代出租车、公共汽车等其他城市交通方式而减少的道路用地、停车场用地所带来的效益。项目的车站和路基在建造时使用了装配式构件，这在一定程度上节约了土地。

车站选用的节能灯具能耗为普通节能灯具的1/4，同时对主要用电设备智能控制，以达到节能的目的。车站以太阳能光伏发电为主要能源形式，为车站建筑用能设备提供电能，同时配置蓄电池储存多余光伏电能，减少从市政电网购电。

在建材方面，通过对水泥、钢材、砂、石料等材料的节约使用及应用可再利用建材实现资源效益。

车辆基地设置雨水收集系统，年雨水可用水量为47598.43m3，即每年可节约47598.43m3自来水。

通过以上分析可知，本项目在节地、节能、节材、节水四个方面都产生一定的效益。

4.2 经济效益

4.2.1 运营效益

本项目的日常运营效益是指通过车票和商业运作带来的经济效益，等于运营收益减去运营成本。研究表明，有轨电车的修建将使沿线不动产大幅度增值，这是由于该地区拥有了方便、快捷、舒适的轨道交通，从而改变这个区域的交通条件，引起沿线不动产价值提升而带来增值效益。

4.2.2 碳排放交易效益

本项目所减少的碳排放量可作为碳排放指标进行出售。2023 年1 月底，全国碳市场碳排放配额（CEA）挂牌协议交易中上海市场价格为56.00元/t。实施碳排放权交易在短时间内会造成成本的上升，但在一定程度上改善了环境，这对降低治污成本具有很大帮助。因此从长远来看，企业的减排成本呈慢慢降低的趋势。并且碳排放权交易成本会使企业在环境保护和资源节约上投入更多，这对于促进环境、资源和经济的协调发展具有重要意义。

4.2.3 政府补贴

为了减少碳排放，提高可再生能源利用率，嘉兴市大力提倡建筑配置光伏系统，并配套了相应的扶持政策，对政府投资项目配套建设的分布式光伏电站，同步安排财政资金预算。如对机关、学校等单位采用光伏发电的公共建筑进行补助，补助时间为三年，每1 年按实际发电量给予0.1 元/kWh 电价补助。

4.3 社会效益

4.3.1 社会环境效益

相比其他公共交通，嘉兴有轨电车所采用的降噪技术有利于降低城市交通噪声污染，同时不产生CO、NO2等污染物气体，减少环境空气污染。有轨电车具有准点、快捷、方便、舒适的优点，乘客乘车省时省力，减少塞车带来的烦躁和疲劳。有轨电车的安全性较高，可有效降低乘客的交通事故损失。有轨电车还具有可达性优势，在极端恶劣天气如暴雨、暴雪、雾霾等情况下，地面交通无法正常通行，而全封闭运营的有轨电车受天气影响小，在恶劣天气下能够保证交通畅通。经过以上分析可知，绿色低碳有轨电车具有减少噪声污染、减少环境空气污染、提高出行效率、减少疲劳、提高安全性以及可达性等社会环境效益。

4.3.2 城市布局优化效益

（1）运力替代效益。嘉兴有轨电车投入运营后，在一定程度上可代替人们出行时选择的公交车等其他交通方式，节约了公共交通资源，从而产生部分效益，主要包含节省的车辆购置费、交通设施建设费、车辆运营费等。

（2）城市活力提升效益。城市交通活力的评价指标主要是商品和人员的流动度。有轨电车可靠便捷，加速了城市商品和人员的流动，流动性的增强给城市带来活力，促进了城市经济的发展。

本项目的建设不仅可以改善嘉兴生态环境、投资环境和城市布局，还有利于促进城市功能布局调整，引导形成平衡和谐的组团式空间结构，进一步加快嘉兴市的城市化进程。

4.3.3 城市碳减排效益

嘉兴有轨电车以电力为动力，与其他交通工具相比排放CO2较少；充分利用车站的建筑条件，引入太阳能等绿色可再生能源，减少对传统化石能源的依赖；车站建造时使用装配式构件，在车站的建材生产和施工阶段降低碳排放。与其他交通工具相比具有节能环保等优势。

4.4 技术扩散效益

绿色低碳有轨电车作为投资规模较大的基础设施项目，在建设与运营期间，可对一批相关产业产生积极影响，为城市提供大量就业岗位，促进城市形成新的经济增长点。就业效益是指由于有轨电车建设和运营带来就业岗位而产生的效益。研究表明，国家对固定资产投资每10000 亿元所创造的直接就业岗位有1400 万个左右，其中，在项目建设阶段可提供的岗位有1250 万个左右，项目建成后，长期就业岗位将达到140 万个左右。根据研究结论，有轨电车每亿元投资所创造的长期就业岗位约为140 个。

5 结论

本文以嘉兴有轨电车项目为例，分析其绿色低碳关键技术成本主要包括低碳建造成本、设备能效提升成本和低碳运营成本，绿色低碳关键技术效益主要包括资源节约效益、经济效益、社会效益和技术扩散效益。分析结果表明，有轨电车采用绿色低碳技术会增加建设成本，但也会产生资源节约、经济、社会和技术扩散等效益。从长远看，绿色低碳有轨电车带来的效益大于建设成本。