某珠江三角区公路项目节能评价分析

1.1  建设期耗能分析

公路建设期间的能源消耗是一次性投入，主要是人力、物力的大量投入，虽然存在着对能源的直接消耗，但其比例相对较小，节能潜力也不大，故本次节能评价不考虑此部分。

1.2  运营期节能

公路营运期间的能源消耗是一种长期的连续投入，主要体现在运输过程中各种公路运输工具的燃耗。随着公路交通的日益发展，汽车的燃油消耗愈来愈大，因此在建设大项目过程中进行运输燃油节约对国民经济具有一定意义。

本次节能评价采用“有项目”情况和“无项目”情况对比的方法，将无项目状况下的汽车燃油消耗量减去有项目状况下汽车燃油消耗量，即得出燃油节约量。节能评价的评价期与交通量预测和财务评价中的所采用的期限一致，本项目采用20年，即2013-2033年。

1.2.1  项目运行管理耗能分析

影响公路运输燃油消耗的因素很多，但主要有两类：第一类是车辆本身的燃油经济性，这是由车辆本身的构造和制造工艺决定的，即在出厂之前就已经是定值；第二类是车辆的行驶状态，这取决于车辆运行环境内外，以及驾驶员的操作技能，具体来说，它可概括为如下几个方面：

● 道路条件，包括几何特征（纵坡、曲率和路面宽度等）和路面特性（平整度等）；

● 车辆特性，包括物理特性和行驶特性(发动机功率、转速和车辆重量等)；

● 交通状况，如流量、交通组成、行人流量和非机动车流量等；

● 地区因素，如司机的驾驶行为和车速等。

车辆运行的燃油消耗量是与道路交通条件密切相关的。车辆的运行过程通常山起步、换挡、加速、等速、滑行、制动等基本单元组成。当道路条件、交通条件变化时车辆运行油耗也随之改变，在良好的道路条件（路面平整度、路面宽度、平纵线形等）和良好的交通状况（快慢车分道行驶、无非机动车、横向干扰较小等）时，车辆运行状态稳定，其油耗量相对较小；而道路、交通状况恶劣时，车辆行驶中加减速次数随之增加，车辆运行状态将变得不稳定，耗油量相对于稳定行驶时增加很多，当停车次数增加时尤其突出，因为启动加速所耗燃油将是稳定状态行驶时的几倍。

1、道路条件对燃油消耗的影响

道路几何条件对燃油消耗的影响直接由平曲线半径、纵坡、路面状况和道路横坡所决定，此外燃油消耗也通过车速而受道路几何条件的间接影响(车辆因几何条件变化而加速或减速)。当车辆由直线驶入曲线时，车辆的燃油消耗就要增加，这主要是由以下三个因素造成的：进入曲线前因换挡减速而损失动能；当车辆受到离心力作用时滚动阻力增加(离心力与曲线半径成反比，而与车速的平方成正比)；在曲线段车辆以较低排挡行驶，车辆内摩租增大。

许多试验性研究表明当路线纵坡较小时(-3%～+3%)，行车速度主要随平曲线形曲率的增加而降低，并当平曲线半径R≤400m时车辆行驶速度才明显降低。道路纵坡对燃油消耗影响很大，在上坡时燃油消耗随着坡度的增加而增加，但在下坡时相应的燃油节约比较有限。从美国的研究可以看出，当道路纵坡从6%降至3%时，小客车可节油20%，货车可节油70%。路面状况对车辆油耗也有直接的影响。其主要影响因素为路面平整度，如货车在有铺装以及简易铺装路面上行驶要比在未铺装路面上行驶节油30-40%，因为未铺装路面要克服较大的滚动阻力。

2、交通状况对燃油消耗的影响

交通条件主要是指道路服务水平，包括混合交通状况，交通流大小及密集程度、行人及横向干扰程度、行车速度以及交通设施的完善程度等。研究表明，燃油消耗量是车速的函数，而车辆的实际行驶速度取决于交通量、交通组成和驾驶技术等因素，高速公路的油耗明显优于其它等级公路。在二级及二级以下等级公路上行驶，由于交通状况极为复杂，非机动车和行人以及横向干扰严重，导致车辆频繁加速、减速和停车，其燃油消耗比高速公路大得多。

参照世行提供的公路设计与养护软件HDMⅢ中《公路设计养护标准系列—发展中国家汽车运输成本》一书，建立油耗模型，结合我国的代表车型与燃油消耗率的关系，得出不同车种、不同车速在有铺装和简易铺装路面下的燃油消耗率，见表1-1。

表1-1  燃油消耗指标表

平均

1、计算内容

针对推荐方案路网的等级、设计年限、交通条件及交通量预测结果进行节能分析，分别计算不同年份不同车型在推荐方案路网上的平均车速，确定不同车型的耗油率。

2、计算方法

采用有无比较法，按有本项目时通道的交通燃油消耗与无本项目时通道的交通油耗进行比较，其差额即为节约的能源消耗量。参照其它工可报告，本次燃油消耗计算中所采用的公式如下：

=Aik*Iik*Rik*Mik*Vik

式中：——燃油节约量（升）

——百车公里实际油耗（升/百车公里）；

      Aik——百车公里基本油耗（升/百车公里）；

      Iik——坡度修正系数；

      Rik——平整度修正系数；

      Mik——拥挤度修正系数；

      Vik——车速修正系数；

      ——第i条路第j年第k种车型的预测交通量；

i —— 有无项目情况下的通路通段组成数；

j —— 预测年份，j=1，2，……20，……25；

k —— 车型（小客、大客、小货、中货、大货）

上式中，对于高速公路，几何条件保持不变，对于老路，其坡度修正系数和平整度修正系数保持不变，拥挤度和车速因受交通量的影响将会发生变化，新老路的车速与交通量模型采用如下公式：

● 高速公路和一级公路

Speed=a*exp[b*(v/c)^2] (v/c)<=m Speed=a1*exp[b1*(v/c)^8] (v/c)>m

● 二级和二级以下公路

Speed=a*exp[b*(v/c)^2] (v/c)<=m

Speed=a1+b1*(v/c) (v/c)>m

式中：Speed——车速（公里/小时）；

v/c——路段折算交通量与路段通行能力之比；

a，b，m，a1，b1——均为模型系数。

其中车速、路面平整度、坡度等对燃油消耗的影响及各种车型的基本燃油消耗量如表1-2所示。

表1-2  基准燃油及修正系数

3、计算过程及结果

本项目油耗的节约，主要从三方面考虑：其一，公路建设项目的实施，使得车辆单位里程的燃油消耗减少而节约的燃油量；其二，由于公路增加通道，使得相关道路部分交通量发生转移从而减少了拥挤，原应提高的单位燃油量不再提高，从而形成了燃油的节约；其三，新的公路建设项目缩短了里程，从而直接节约了在其上运行车辆的燃油消耗。具体计算模型与计算过程如下：

1）由于提高通道运输能力，缓解交通压力，道路上的车辆油耗减少；

B1=(无本项目情况下道路油耗一有本项目情况下道路油耗)×新建道路年平均日汽车交通量×道路里程×0.73×365×10-7

B1=(CO-Cn)×Qt×Ln×0.73×365×10-7

B1--提高通行能力燃油节约量(万吨/年)；

Co--无本项目情况下，相关道路的平均营运耗油量(升／km·车)；

Cn--有本项目情况下，新建道路的平均营运耗油量(升／km·车)；

ln--新建道路的建设里程(km)；

Qt--新建道路上第t年的年均日交通量(辆/日)。

2）由于增加通道，相关道路减少拥挤，汽车行驶速度提高，使相关道路上的车辆油耗减少；

 B2=(无本项目相关道路油耗-有本项目相关道路油耗)×相关道路年平均日交通量×相关道路里程×0.73×365×10-7

B2=(CO-Cn)×Lo×Q’t×0.73×365×10-7

B2--相关道路减少拥挤燃油节约量(万吨/年)；

Co--无项目时，相关道路的平均燃油消耗(升/km·车)；

C’n--有项目时，相关道路的平均燃油消耗(升/km·车)；

Lo--相关道路的建设里程(km)；

Q’t--有项目时，相关道路上第t年的年均日交通量(辆/日)

3）新通道缩短里程而节约的油耗。

B3=相关道路油耗X新道路年平均日汽车交通量×(相关道路里程一新道路里程)×0.73×365X10-7

B3=Co×Qt×(Lo-Ln)×0.73×365×10-7

B3--缩短里程燃油节约量(万吨/年)；

Co--无项目时，相关道路的平均燃油消耗(升/km·车)；

Lo--相关道路的建设里程(km)；

Ln--新修道路的建设里程(km)；

Qt--新路上第t年的年均日交通量(辆/日)。

按上述计算公式和计算方法，将有无项目情况下的通道燃油消耗量进行计算，并加以比较，得到燃油节约结果如表1-3所示。

从表1-3可看出，本项目的建设将有利于燃油消耗的节约，在预测交通量情况下，推荐方案在20年运营期内可节省燃油376.76百万升。

经计算，本项目推荐方案各特征年节油量见表1-3。

表1-3  公路节能计算结果

本项目处于我国经济最发达区域之一的珠三角地区，社会经济发达，能源供应充足，本项目的建设对当地能源供应影响不大。

1.4  主要节能措施

1.4.1  施工期间节能管理

1、建立健全能源消耗原始纪录和设备能耗台帐，按照规定向上级报送能源消耗报表，同时应报送统计分析报告。

2、建立设备用能技术档案，节能技术措施、设备运行能源消耗指标等有关节能方面的技术、资料要与其它技术文件同等归档。

3、加强能源计量管理，配备必要的能源计量器具。

4、施工单位的技术、机务等管理部门，应实行节能管理责任制，并接收上级部门的监督检查。

5、加强机械施工组织及设备管理，提高能源效率。大力推广应用节能“新技术、新工艺、新产品、新材料”，开展节能培训和节能宣传活动。

1.4.2  重点耗能设备用能管理

1、实施重点耗能设备用能管理制度。重点耗能设备是指装机容量在120kw及以上的施工机、设备为重点耗能设备。

2、业主应参与对购置或新造的重点耗能设备进行节能技术审查工作，对施工单位购置或新造、设计的机型提出节能要求，同时对机械设备的技术先进性、能耗水平和经济效益等进行评估、审查。凡超过规定能源指标的机械设备，要购进、制造，杜绝使用高耗能设备。

3、施工单位购置或新造重点耗能设备时，应本着选取用能耗低、效益高、技术先进的原则。

4、施工单位要加强重点耗能设备的用能管理，建立设备能耗档案，配备能源计量器具。

5、施工单位要贯彻直行设备的技术管理制度，对在用的重点耗能设备要实行经常性的维护、保养，定期检查、修理，保持良好的技术状况。对技术状况差、耗能高的重点耗能设备，要有停止使用、限期技术改造和更新的具体条件和措施。

6、重点耗能设备的节能技术改造必须通过有关节能技术部门的节能技术检测、鉴定，并提出报告，能耗指标达到规定要求的，方可用于施工。

1.4.3  营运期间节能管理

1、加强道路的养护维修管理，使道路经常保持良好状态(平整度、路面完好无损，路基坚固无病害等)，为车辆运行提供良好的交通条件。

2、通过加强交通管理，保持完善的交通设施和严密有序的交通组织，提高道路服务水平，减少车辆频繁的加速、减速和停车，使道路上行使的车辆具有良好的交通通行状态，从而达到节约燃油能耗的目的。

3、加强对行使车辆的监控，对排气量超标和耗能高的车辆予以查控，除提出限期整改要求外，还应采取相应的责罚措施。

4、为达到节能目的，道路采用节能路灯照明，并采取科学方法实行照明时间的控制。

1.5  节能评价

本项目节能评价目的是为建设方案的决策提供依据，其评价的主要原则与方法是：

1、全面性——在评价过程中，不仅应考虑拟建项目的燃油节约，而且应考虑拟建项目所在路网中相关公路的燃耗变化；

2、采用“有无比较法”——通过“有项目情况”与“无项目情况”下燃油消耗的比较，计算燃油节约量；

3、采用实物燃油量分析法——分析过程中直接计算燃油节约的实物量；

4、车辆的单位燃耗按动态计算——单位燃耗是计算公路运输燃耗节能的关键系数，并考虑其在公路营运期间随交通流等条件变化而变化；

5、评价指标简单明了——考虑目前的实际情况，只考虑一个主要目标：燃油节约总量。

经过以上分析计算，本项目建设期和营运期的能耗与节能，在预测交通量情况下，推荐方案在20年运营期内可节省燃油376.76百万升，在25年运营期内共节省燃油627.12百万升。