低碳機(jī)場建設(shè)方案研究

文_鄒文波 北京首都機(jī)場節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司

本文以某南方支線機(jī)場為研究對(duì)象，通過分析其碳排放結(jié)構(gòu)和減排潛力，提出該機(jī)場的近零碳建設(shè)方案，以期為支線機(jī)場的近零碳建設(shè)提供支持。

1 機(jī)場概況

該機(jī)場位于我國南方，地處夏熱冬冷地區(qū)，現(xiàn)有主力航站樓于“十三五”末投入使用，航站樓建筑面積約為1.3萬m2，設(shè)計(jì)旅客吞吐量為100萬人次/a。

該機(jī)場場區(qū)內(nèi)有航站樓、辦公樓等公共建筑，為保障機(jī)場的安全穩(wěn)定運(yùn)行，該機(jī)場建設(shè)有電力系統(tǒng)、航站樓制冷系統(tǒng)、航站樓柴油供熱系統(tǒng)等能源系統(tǒng)，飛行區(qū)內(nèi)有助航燈光、高桿燈、業(yè)務(wù)車輛等能源系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)施，公共區(qū)設(shè)有路燈和業(yè)務(wù)車輛等能源系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)施。

2 機(jī)場碳排放及節(jié)能減排潛力分析

2.1 碳排放情況分析

參考《中國民用航空企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南》的要求計(jì)算該機(jī)場的碳排放。該機(jī)場的碳排放源主要是電力、汽油和柴油。其中電力碳排放占比為81.17%，主要用于航站樓、辦公建筑、制冷系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、高桿燈系統(tǒng)、助航燈光系統(tǒng)等；柴油大部分主要用于機(jī)場航站樓冬季的供暖，排放占比約為14.28%。汽油和部分柴油主要用于行政業(yè)務(wù)車輛，其排放占比合計(jì)約為4.55%。

從碳排放結(jié)構(gòu)來看，要減少機(jī)場的碳排放量，可以從降低電力消耗，改變供暖形式從燃油轉(zhuǎn)變成電力驅(qū)動(dòng)、行政業(yè)務(wù)車輛油改電三個(gè)方面進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)低碳機(jī)場的目標(biāo)。

2.2 節(jié)能減排潛力分析

2.2.1 航站樓減排潛力分析

根據(jù)《民用機(jī)場航站樓能耗評(píng)價(jià)指南》（MH/T5112，以下簡稱《評(píng)價(jià)指南》）機(jī)場分類，該機(jī)場屬于乙Ⅱ類機(jī)場，該類機(jī)場能耗引導(dǎo)值為100kWh/m2。從現(xiàn)有能耗指標(biāo)來看，受疫情影響，該機(jī)場2020年旅客吞吐量約為設(shè)計(jì)值的50%左右，此時(shí)航站樓的單位面積建筑電耗為74.77kWh/m2。根據(jù)研究，航站樓的能耗與旅客吞吐量、氣候、運(yùn)行時(shí)間等有密切關(guān)系。如航站樓達(dá)到設(shè)計(jì)吞吐量，航站樓的年電耗約120kWh/m2，高于《評(píng)價(jià)指南》引導(dǎo)值。未來應(yīng)進(jìn)一步控制航站樓的能耗，在航站樓滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行的情況下，控制航站樓的年電耗不超過100kWh/m2。

2.2.2 供暖系統(tǒng)減排潛力分析

燃油鍋爐房的熱效率一般約為90%～92%。燃油鍋爐產(chǎn)生1GJ熱量的排放量約為72.34kg。若采用空氣源熱泵機(jī)組供暖，按照COP為4進(jìn)行估算，考慮該機(jī)場所在區(qū)域的電力排放因子，空氣源熱泵生產(chǎn)1GJ熱量的排放量為36.50kg，減排率為49.54%。

2.2.3 車輛油改電減排潛力分析

《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出，到2030年，民用運(yùn)輸機(jī)場場內(nèi)車輛裝備等力爭全面實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化。該機(jī)場應(yīng)持續(xù)推動(dòng)場內(nèi)車輛油改電工作，力爭2030年前實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化率為100%，根據(jù)研究，電動(dòng)化改造的減排量不低于50%。目前該機(jī)場擁有燃油車輛43輛，年耗油量約為42.42t，約折合二氧化碳排放量127.26t。

2.2.4 可再生能源利用潛力分析

該機(jī)場位于太陽能資源豐富地區(qū)，年可利用小時(shí)數(shù)約為1100h。機(jī)場公共區(qū)內(nèi)有停車場、屋頂、湖面等空場地可以利用，飛行區(qū)也具備一定面積場地可以利用。經(jīng)研究，該機(jī)場具備光伏發(fā)電潛力為2.5MWp。

3 低碳機(jī)場建設(shè)方案

3.1 建設(shè)思路和目標(biāo)

該機(jī)場的低碳建設(shè)方案，可簡單總結(jié)為“靠天、靠地、靠己”?！翱刻臁敝赋浞掷脵C(jī)場區(qū)域內(nèi)的空地，建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，輔以直流驅(qū)動(dòng)和蓄能系統(tǒng)，確保航站樓及其附屬能源設(shè)備設(shè)施全天耗電需求?！翱康亍敝咐每諝鉄豳Y源或地?zé)豳Y源，替代現(xiàn)有的燃油鍋爐房，輔以蓄能系統(tǒng)，滿足航站樓供熱制冷需求，驅(qū)動(dòng)地源熱泵的電力也可以源自光伏系統(tǒng)?！翱考骸敝敢揽孔陨淼耐度耄粩嗵嵘陨砉芾?，加強(qiáng)能源系統(tǒng)的技術(shù)改造、設(shè)備更新等工作，盡可能提升航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等的能效，降低航站樓及為其冷熱源等保障設(shè)施的能耗。

為了滿足低碳的要求，設(shè)定該機(jī)場低碳建設(shè)方案的目標(biāo)是：同比2020年，機(jī)場的碳排放總量和單位旅客碳排放下降不低于50%。

3.2 低碳機(jī)場建設(shè)具體舉措

3.2.1 光伏建設(shè)方案

充分考慮機(jī)場空地、屋頂、湖面等資源建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)。建設(shè)原則為自發(fā)自用，余電上網(wǎng)?？紤]到負(fù)荷匹配、投資經(jīng)濟(jì)效益，光伏建設(shè)規(guī)劃分兩期，近期主要在該機(jī)場的辦公樓屋頂、辦公區(qū)域停車場、景觀湖、飛行區(qū)空地進(jìn)行建設(shè)，建設(shè)規(guī)模為1.5MWp。遠(yuǎn)期隨著航站樓用能量的增加，進(jìn)一步考慮在航站樓樓前停車場、飛行區(qū)空地等地持續(xù)建設(shè)，預(yù)計(jì)建設(shè)規(guī)模約為1MWp。

3.2.2 航站樓能效提升

為進(jìn)一步控制航站樓的碳排放，對(duì)航站樓的能耗控制目標(biāo)為該類機(jī)場的引導(dǎo)值，即不超過100kWh/m2,主要采取以下舉措：用LED更換原有的照明燈具，并增加智能照明控制系統(tǒng)；建設(shè)機(jī)場能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航站樓的能耗分項(xiàng)計(jì)量和管控；優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)按需分區(qū)域供能等手段。通過這些舉措，進(jìn)一步控制航站樓的能耗，提升航站樓的能效。

3.2.3 車輛電動(dòng)化改造

根據(jù)車輛的使用年限，按照固定期限（10年）報(bào)廢的原則，逐步對(duì)機(jī)場的燃油車輛進(jìn)行“油改電”改造。為了滿足車輛的充電需求，同步在機(jī)場的辦公區(qū)、飛行區(qū)內(nèi)建設(shè)充電樁。

3.2.4 供熱低碳化改造

按照等裝機(jī)容量替代的原則，對(duì)現(xiàn)有燃油鍋爐進(jìn)行電動(dòng)化替代?？紤]到該機(jī)場的地理位置和氣候因素，擬采取空氣源熱泵機(jī)組替代燃油鍋爐。現(xiàn)場查看，現(xiàn)有鍋爐房處的電力負(fù)荷滿足空氣源熱泵的電力需求，技術(shù)可行，同時(shí)保留鍋爐房作為調(diào)峰使用。

3.3 低碳航站樓建設(shè)的具體成效

根據(jù)測算，該機(jī)場的相關(guān)低碳建設(shè)的項(xiàng)目實(shí)施效果如表1所示。

表1 項(xiàng)目實(shí)施效果

在現(xiàn)有邊界下，參考該機(jī)場新航站樓投運(yùn)后年能耗，通過低碳源端和航站樓能效提升項(xiàng)目的實(shí)施，該機(jī)場航站樓滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)年度總耗電量為306萬kWh，不再消耗燃油等化石能源，該機(jī)場總耗電量對(duì)應(yīng)的總排放量為1608t。同時(shí)由于光伏項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施，光伏發(fā)電項(xiàng)目一期在25a內(nèi)光伏項(xiàng)目的年均發(fā)電量約為144.68萬kWh，對(duì)應(yīng)的減排量約為762t,機(jī)場的可再生能源比例占比為47.39%。

該機(jī)場低碳建設(shè)項(xiàng)目整體實(shí)施后，除去光伏自發(fā)自用的電量外，該機(jī)場凈外購電力約為160萬kWh，凈排放量約為846t，單位旅客排放量約為0.846kg/人次，相對(duì)于改造前下降69.70%。機(jī)場低碳項(xiàng)目整體減碳量約為920t，減碳率約為57.21%，實(shí)現(xiàn)了低碳的改造目標(biāo)。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投入約為2120萬元，其中光伏發(fā)電項(xiàng)目投資約為670萬元，供熱低碳化改造項(xiàng)目投資約為300萬元，車輛電動(dòng)化改造項(xiàng)目整體投資約為1000萬元。航站樓能效提升項(xiàng)目投資約為150萬元，節(jié)碳成本約為23000元/t。

4 減碳潛力分析

該機(jī)場光伏一期項(xiàng)目發(fā)電量占全場總用電量的47%，距離實(shí)現(xiàn)零碳機(jī)場有一定的差距。機(jī)場仍有可利用光伏資源約1MWp，對(duì)這部分光伏加以利用，則可增加光伏發(fā)電量約為100萬kWh，可再生能源占比增加至80%。如需繼續(xù)降低機(jī)場的碳排放量，可以通過持續(xù)提升航站樓能效控制航站樓的能耗、控制辦公區(qū)域能耗、購買可再生能源電力、從市場購買自愿減排量等市場排放指標(biāo)等手段，從而實(shí)現(xiàn)近零碳機(jī)場的目標(biāo)。

5 結(jié)語

該支線機(jī)場通過采取多項(xiàng)節(jié)能減排綜合措施，以期實(shí)現(xiàn)低碳建設(shè)的目標(biāo)。如果進(jìn)一步擴(kuò)大自身光伏的建設(shè)規(guī)模，支線機(jī)場依靠自身便可以實(shí)現(xiàn)近零碳機(jī)場的建設(shè)目標(biāo)。地處南方的支線機(jī)場可以參考該機(jī)場的建設(shè)方案，加大推進(jìn)綠色支線機(jī)場建設(shè)，為民航行業(yè)碳達(dá)峰碳中和工作助力。