张军：公路服务设施实现零碳排放目标的途径与实践

一、引言

随着我国经济的高速发展，中国已成为全球主要的温室气体排放国，每年二氧化碳排放量约为98亿吨，占全球排放总量的28%。为实现“全球变暖幅度控制在1.5℃范围内”的目标，2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上作出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的郑重承诺。在这一承诺的指引下，我国积极开展了各类能源结构调整以及转型升级的改革举措，其中交通运输部门作为仅次于能源供应和工业生产的第三大温室气体排放部门，2014年二氧化碳排放量为8.7亿吨，占中国排放总量的8.5%。按照目前交通需求增长趋势，若不采取积极的减碳措施，2050年交通运输部门碳排放可能增长到33亿吨以上，占中国排放总量的30%。因此，探索以零碳交通为目标的减排创新路径，成为落实国家“碳达峰”及“碳中和”战略的重要举措。

二、公路服务设施实现零碳排放目标的途径

图1 公路服务设施“碳中和”实施路径

截止2019年末，全国四级及以上等级公路里程高达469.87万公里，极大地促进了国家经济和国防建设，但也成为交通运输体系的重要碳排单元。在公路运输碳排放中，内燃机汽车和公路沿线服务设施是两大主要来源。其中内燃机汽车提供98%的公路运输，随着汽车保有量和出行需求持续提升，碳排放量将持续增长，因此交通运载工具电动化转型是减少内燃机汽车碳排放的重要举措。而公路沿线服务设施则是指在公路沿线两侧为满足人员和车辆的停车、餐饮、住宿、加油等需求，所建立的众多服务区、停车区、收费站、驿站等设施。以高速公路服务区为例，全国需求数量约2990余对，每对服务区燃煤400~500吨/年、用水2~10万吨/年，碳排放量高达1000吨/年，是公路地理单元中的排碳大户。因此，公路服务设施零碳排放目标的达成对于公路运输的减排具有十分重要的作用，其实施路径如图1所示，实施途径则主要从降耗提效、电气化转型、清洁能源替代与提升碳汇能力4个方面开展：

1、降耗提效

加快热泵、LED照明设施、高效空调和被动式房屋等节能技术的推广应用，如图2所示，降低建筑能源消耗；推动工业通用设备节能提升及节能电器应用，创新现有设备及工艺运作模式，促进化石能源清洁高效利用，提升交通行业能效水平。

图2 节能减排技术集成应用

2、电气化转型

广泛应用大数据、5G、人工智能、区块链和超级计算机等创新技术，推动构建电气化、智能化和共享的交通系统，通过图3所示能源互联、智能管理和调配系统实现能源智慧利用；推动全电力供能建筑和基础设施建设，避免和/或淘汰/替换化石燃料基础设施；加大公共充电站建造力度，拓展电动汽车充电基础设施服务覆盖范围。

图3 综合管控平台

3、清洁能源替代

有序推进太阳能、地热能、生物质等可再生能源、核能等清洁能源替代煤炭、天然气、石油等化石燃料；强化电网侧储能应用和健全需求侧响应，提高电网的灵活性，提升可再生能源消纳水平；推广不依赖化石燃料的关键技术在交通行业应用。

4、提升碳汇能力

通过植树造林、建筑绿化等措施，形成强有力的碳汇作用，去除大气中的碳并抵消排放。

三、高速公路近零碳服务区工程示范

基于高速公路近零碳排放服务区示范项目，不仅有利于构建清洁低碳、安全高效的能源体系，推进资源全面节约和循环利用；而且可以促进减源、增汇、零碳能源在交通行业的应用，加速公路服务设施向生态环保、资源节约、智慧运维、服务便捷水平发展。因此，我们依托汾石高速交口服务区，开展了能源、建筑、交通、废弃物处理、生态等多领域技术措施的集成应用和管理机制的创新实践，以期打造一项集评价指标体系、低碳技术集成应用、运营管理于一体的近零碳排放综合示范工程。在此过程中首先根据交口服务区气候特征和场地条件，通过墙面保温、热反射外墙涂层、屋顶绿化等被动式设计降低建筑冷热、照明需求；其次采用LED照明、热泵等主动技术措施最大幅度提高能源设备和系统效率；最后充分利用太阳能、地热能、风能、生物质等可再生资源对服务区能源消耗进行平衡和替代，实现高速公路服务区碳排放快速降低并逐步趋近零。

通过此示范项目的实施，预计交口服务区二氧化碳年减排量500~700吨，综合运营管理体系节约30%以上的运行费用，示范项目的成功实施可为山西能源转型和绿色发展、落实零碳目标提供方法论探索和实践总结，为后续示范项目提供理论支撑和基础研究，不断提升山西零碳交通建设水平，为碳中和山西样板赋能充电。

供稿人：张军  山西交通科学研究院集团有限公司