一种沥青路面建设期碳排放计算方法与流程

本发明涉及道路工程施工节能减排技术领域，具体涉及一种沥青路面建设期碳排放计算方法。

背景技术：

21世纪以来，在经济飞速发展的同时，全球碳减排压力与日俱增，以碳交易为代表的市场化环境政策逐渐在各国得以应用。中国作为世界最大的发展中国家，长久以来一直坚定不移地实行环境保护政策，“绿水青山就是金山银山”在世界引起广泛共识，“绿色发展”等词汇被纳入联合国相关文件，中国的绿色发展观念逐渐深入人心。道路工程是交通运输体系的重要组成部分，与国民经济的发展密切相关，在促进经济发展的同时，其产生的碳排放量也十分庞大，公路工程的绿色发展显得尤为重要。

沥青路面在舒适度、视觉效果、养护维修等方面具有显著优势，在我国高等级公路路面中占比达到90％以上。沥青路面建设过程中，需要大量土石、沥青、及化学添加剂等原材料，这些材料的生产、运输及沥青路面施工过程都将产生大量的温室气体。因此不论是响应我国推行的“低碳经济”，还是应对今后我国碳排放交易体系发展趋势，均有必要进行道路工程碳排放分析，确立碳排放的关键环节，提出针对性的节能减排措施，探讨低碳路面评价方法，优化调整路面材料与结构，为实施项目方案比选、制定行业标准提供理论依据。

现有碳排放计算方法主要有物料平衡法、实测法及碳排放因子法。物料平衡法要求行业对投入产出的统计核算十分完备，而路面工程对投入产出能源消耗没有明确记录，因此该方法并不适用于建设期整体的碳排放计算。实测法采用直接测量的方式对产品进行碳排放测算，对于路面工程来说实现难度较大。碳排放因子主要根据不同化石能源的燃烧碳排放系数计算产品生产碳排放，适用于以能源消耗为主的产业，但对于计算边界并没有明确限定。综上，现有碳排放计算方法应用于沥青路面建设期碳排放计算均有一定难度，故确定计算模型边界，提出适用于沥青路面建设期碳排放计算方法十分必要。依据现有路面工程相关定额及规范，结合碳排放因子法，通过确定模型边界、模型结构与模型评价参数建立碳排放计算模型，以量化对比不同路面材料、路面结构组合形式下沥青路面建设期碳排放量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种沥青路面建设期二氧化碳当量排放计算方法，以简便、精确的计算沥青路面建设期碳排放量。

为实现上述目的，本发明基于路面工程相关文献、定额及规范，结合碳排放因子法，分别建立沥青路面原材料生产阶段、原材料运输阶段及路面施工阶段碳排放计算模型，并由此建立沥青路面建设期碳排放量计算模型，具体技术方案如下：

一种沥青路面建设期碳排放计算方法，步骤如下：

步骤一：确定各原材料总用量及其单位生产二氧化碳当量排放因子。

步骤二：确定各类能源二氧化碳当量排放因子。

步骤三：计算原材料生产阶段碳排放。以路面全幅尺寸及路面设计配合比确定各原材料生产用量，累加各材料的生产碳排放得原材料生产阶段碳排放。

步骤四：计算原材料运输阶段碳排放。根据运输机械单位运距能耗及运输距离计算原材料运输阶段碳排放量。

步骤五：计算施工阶段碳排放。将施工阶段细分为混合料拌和、混合料运输、混合料摊铺、混合料碾压四个过程分别计算，并根据各施工过程单位台班能耗、机械台班数及能源单位碳排放因子等确定施工阶段碳排放量。各施工过程所需机械及相应机械台班数取路面工程相关定额及规范规定值。

步骤六：计算建设期总碳排放。建设期为原材料生产、原材料运输及路面施工三个阶段碳排放之和。

附图说明

图1为本发明计算模型结构图。

具体实施方式

以下结合实例及附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

一种沥青路面建设期碳排放计算方法，具体计算步骤如下：

步骤一：确定各原材料总用量及其单位生产碳排放因子。

步骤二：确定各类能源二氧化碳当量排放因子。沥青路面建设中主要涉及到的化石能源包括原油、燃料煤、重油、柴油以及汽油，各类能源二氧化碳当量排放因子依照我国国家统计局能源司出版的《中国能源统计年鉴2017》以及《能源统计工作手册》的相关数据换算，如表1、2。

表1各类化石能源二氧化碳当量排放因子

表2中国区域电网平均二氧化碳排放因子

步骤三：计算原材料生产阶段碳排放。以路面全幅尺寸及路面设计配合比等确定第i种原材料生产用量，累加第i种材料的生产二氧化碳当量排放量得原材料生产阶段二氧化碳当量排放量，按下式计算：

式中：g1为原材料生产阶段二氧化碳当量排放量，kgco2e；a为路面顶层宽度，m；b为路面底层宽度，m；2为梯形面积折算系数；h为结构层高，m；ρ为路面平均密度，kg/m³；l为路线全长，km；ωi为第i种材料所占质量分数，％；efi为第i种原材料单位质量生产碳排放因子，kgco2e/t。

步骤四：计算原材料运输阶段碳排放。根据运输机械油耗随运距的变化函数计算原材料运输阶段碳排放量，按下式计算：

式中：g2为原材料运输阶段碳排放，kgco2e；a为路面顶层宽度，m；b为路面底层宽度，m；2为梯形面积折算系数；h为结构层高，m；ρ为路面平均密度，kg/m³；l为路线全长，km；ωi为第i种材料在配合比中所占质量分数。％；efij为第i种原材料第j中运输方式单位周转碳排放量，kgco2e/(t·km)；xij为第i种材料的第j种运输方式运距，km。

步骤五：计算施工阶段碳排放。将施工阶段细分为混合料拌和、混合料装载、混合料运输、混合料摊铺、混合料碾压四个过程分别计算，并根据各施工过程单位台班能耗、机械台班数及能源单位碳排放因子等确定施工阶段碳排放量。各施工过程所涉及的机械单位台班油耗及处理单位体积路面实体的机械台班数取《公路工程预算定额》(jtgt3832-2018)及《公路工程机械台班费用定额》(jtg/tb06-03-2007)等相关定额及规范规定值。按下式计算：

①计算混合料拌和、混合料装载、混合料摊铺、混合料碾压过程碳排放，按下式计算：

式中：g31为沥青混合料拌和(或摊铺或压路)过程碳排放碳排放，kgco2e；a为路面顶层宽度，m；b为路面底层宽度，m；2为梯形面积折算系数；1000为体积折算系数；l为路线全长，m；ti为拌和(或摊铺或碾压)1000m³第i层沥青层所需的拌和站台班，台班/1000m³；m为拌和站(或摊铺机或压路机)单位台班消耗的化石能源质量，kg/台班；efi为消耗单位质量相应化石能源当量碳排放因子，kgco2e/kg；e为拌和站(或摊铺机或压路机)单位台班消耗的电能，kwh/台班；ef′i为拌和站(或摊铺机或压路机)对应区域电网电力碳排放因子，kgco2e/kwh。

②计算混合料运输过程碳排放，按下式计算：

式中：g32为沥青混合料从拌和站运输至施工现场过程产生的碳排放，kgco2e；a为路面顶层宽度，m；b为路面底层宽度，m；2为梯形面积折算系数；1000为体积折算系数；l为路线全长，km；ti1为1000m³第i层沥青层运距不足1km时的运输台班，台班/1000m³；ti5为1000m³第i层沥青层运距为5km以内时的运输台班，台班/1000m³；ti10为1000m³第i层沥青层运距为5～10km时的运输台班，台班/1000m³；m′为运输机械单位台班消耗的化石能源质量，kg/台班；efi为运输车辆消耗单位质量相应化石能源的当量碳排放因子，kgco2e/kg。

③计算施工阶段碳排放，按下式计算：

g3＝g31+g32(5)

步骤六：计算建设期总碳排放。建设期为原材料生产、原材料运输及路面施工三个阶段碳排放之和，按下式计算：

g＝g1+g2+g3(4)

式中：g为建设期碳排放，kgco2e；g1为原材料阶段碳排放，kgco2e；g2为原材料运输阶段碳排放，kgco2e；g3为路面施工阶段碳排放，kgco2e。