綠色低碳有軌電車(chē)建設(shè)成本及效益分析

張 超 朱蓓琳 易成智 陳蕭鳳

（1.嘉興市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，嘉興 314051；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

引言

綠色低碳發(fā)展是交通運(yùn)輸行業(yè)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑，對(duì)于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的積極意義。有軌電車(chē)作為公共交通的重要組成部分，符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念，其建設(shè)成本及效益是人們關(guān)注的重點(diǎn)。

李京增等人[1]對(duì)有軌電車(chē)車(chē)輛制式選擇與成本的關(guān)系、供電制式選擇與成本的關(guān)系、軌道系統(tǒng)選擇與投資的關(guān)系、交叉口過(guò)路方式與成本的關(guān)系進(jìn)行了分析，提供了有軌電車(chē)建設(shè)的多種選擇及成本數(shù)據(jù)。李冰等人[2]以北京市軌道交通項(xiàng)目為例，通過(guò)解析項(xiàng)目成本構(gòu)成，分析建設(shè)成本增加的原因。薛宏嬌等人[3]以影響軌道交通社會(huì)效益的因素指標(biāo)為基礎(chǔ)，建立社會(huì)效益計(jì)量模型，實(shí)現(xiàn)了軌道交通社會(huì)效益的量化。師小龍等人[4]采用隨機(jī)森林算法確定影響軌道交通成本的關(guān)鍵因素，為軌道交通成本的優(yōu)化提供借鑒。董永偉[5]采用對(duì)比分析的方法對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)成本進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果表明現(xiàn)代有軌電車(chē)在運(yùn)營(yíng)成本上具有更大優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，學(xué)者對(duì)于軌道交通研究較多，而對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)成本和效益的相關(guān)研究較少。本文以嘉興有軌電車(chē)項(xiàng)目為例，分析采用綠色低碳關(guān)鍵技術(shù)造成的成本增加以及所獲得的資源、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可為有軌電車(chē)的綠色低碳發(fā)展提供借鑒。

1 項(xiàng)目概況

嘉興有軌電車(chē)遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)7 條線路，近期共建設(shè)3 條線路，共劃分為二期建設(shè)，線路總長(zhǎng)15.6km，設(shè)置20 個(gè)站點(diǎn)。截至2022 年2 月6 日，嘉興有軌電車(chē)全天運(yùn)營(yíng)近19h，日均發(fā)行列車(chē)227列次，累計(jì)安全發(fā)送乘客106.06 萬(wàn)人次，單日最高客流達(dá)3.20 萬(wàn)人次。

2 綠色低碳有軌電車(chē)全生命周期成本效益分析方法

2.1 全生命周期增量成本與效益理論

為對(duì)有軌電車(chē)采取不同方案后產(chǎn)生的費(fèi)用變化進(jìn)行評(píng)估，提出了有軌電車(chē)增量成本的概念。增量成本是指為滿足相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)項(xiàng)目施工方在建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等過(guò)程中引入技術(shù)方案后與基準(zhǔn)項(xiàng)目相比發(fā)生的成本變化。有軌電車(chē)項(xiàng)目的增量效益指的是項(xiàng)目在增加成本后的效益增加值，這也是交通行業(yè)中相關(guān)利益主體在是否選擇采用節(jié)能減排技術(shù)時(shí)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。有軌電車(chē)的增量效益來(lái)自于其全生命周期各個(gè)階段中，通?？煞譃轱@性效益和隱性效益，前者指的是經(jīng)濟(jì)效益，后者指的是社會(huì)效益、環(huán)境效益。

2.2 綠色低碳成本效益特點(diǎn)

2.2.1 全生命周期成本構(gòu)成

綠色低碳有軌電車(chē)與普通有軌電車(chē)的建設(shè)成本區(qū)別在于，綠色低碳有軌電車(chē)項(xiàng)目不僅要保障有軌電車(chē)的正常功能，還需要通過(guò)一些節(jié)能環(huán)保措施使有軌電車(chē)的運(yùn)行綠色化、低碳化。但有軌電車(chē)綠色低碳發(fā)展的新技術(shù)及新設(shè)備也將產(chǎn)生額外的成本。

從時(shí)間維度來(lái)看，綠色低碳有軌電車(chē)工程按其生命周期流程大概分為六個(gè)階段，如圖1 所示，分別為原材料生產(chǎn)階段、線路建設(shè)及車(chē)輛生產(chǎn)階段、運(yùn)營(yíng)階段、維護(hù)階段和拆除回收階段，每一個(gè)階段包含相應(yīng)的建設(shè)成本。

圖1 有軌電車(chē)全生命周期六個(gè)階段

2.2.2 全生命周期效益構(gòu)成

綠色低碳有軌電車(chē)與地鐵等軌道交通類(lèi)似，屬于公益性建設(shè)項(xiàng)目。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，但綠色低碳有軌電車(chē)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益良好，其全生命周期效益主要有資源節(jié)約效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、技術(shù)擴(kuò)散效益四個(gè)方面。

3 綠色低碳有軌電車(chē)關(guān)鍵技術(shù)成本分析

3.1 低碳建造成本

3.1.1 裝配式車(chē)站和路基

為保護(hù)環(huán)境、減少污染、提高生產(chǎn)效率、降低人力成本等，本項(xiàng)目的車(chē)站和路基在建造過(guò)程中使用了一定比例的裝配式構(gòu)件，如圖2所示。

圖2 裝配式車(chē)站效果圖

裝配式車(chē)站和路基的成本由建造成本和使用成本組成。通常情況下，應(yīng)用裝配式技術(shù)的增量成本為300-600 元/m2，按照土地增值稅政策規(guī)定可以加計(jì)扣除20%，得出裝配式車(chē)站的建造成本相較于現(xiàn)澆式車(chē)站的增量大約是360 元/m2。與傳統(tǒng)車(chē)站相比，裝配式車(chē)站建筑的使用成本較低[6]，其中使用成本又分為管理成本、能耗成本、大修成本、日常維護(hù)成本、殘值五部分。

通過(guò)對(duì)典型裝配式車(chē)站管理費(fèi)用資料的統(tǒng)計(jì)，裝配式車(chē)站的管理成本為26.4 元/m2，能耗成本為13.56 元/m2，大修成本為50 元/m2，日常維護(hù)成本為40 元/m2，殘值按建筑建造成本的8%考慮。

3.1.2 雨水收集系統(tǒng)

嘉興市平均降水量達(dá)1221mm，本項(xiàng)目車(chē)輛基地采用雨水收集系統(tǒng)以增加水源儲(chǔ)備，節(jié)約水資源。雨水收集系統(tǒng)的成本包含設(shè)備購(gòu)置成本和系統(tǒng)運(yùn)行成本，運(yùn)行過(guò)程中主要涉及費(fèi)用為用電設(shè)備耗電、加藥處理費(fèi)用。系統(tǒng)設(shè)備包含提升泵（7.5kW）、變頻供水泵（11kW）、水池排污泵（1.5kW）。水池排污泵為定期使用，使用時(shí)間短，用電量低，可不計(jì)入運(yùn)行成本。經(jīng)過(guò)計(jì)算，雨水收集系統(tǒng)的噸水處理電費(fèi)為0.34 元/t。除此之外，系統(tǒng)還需投加PAC和次氯酸鈉維護(hù)水質(zhì)，藥劑噸水成本為0.32 元/t。

3.1.3 建材節(jié)約技術(shù)

建材消耗的降低主要來(lái)自建材使用過(guò)程中實(shí)施節(jié)約技術(shù)。本項(xiàng)目主要是對(duì)水泥、鋼材、砂、石料等材料進(jìn)行節(jié)約使用。在水泥方面可通過(guò)選擇合適的水泥品種、大骨料、合理砂率、合適的水灰比等方式，節(jié)約其用量。在鋼材方面盡可能大量利用短料、邊角料和舊料，降低購(gòu)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節(jié)約砂料。采取上述建材節(jié)約技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生人工成本和部分材料轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

3.1.4 可再利用建材

可再利用建材是指對(duì)舊建筑材料直接再利用或適當(dāng)修復(fù)后再利用的建筑材料，通過(guò)使用可再利用建材可減少部分購(gòu)置新建材的成本。本項(xiàng)目車(chē)輛基地在建造過(guò)程中采用的可再利用建材主要有鋼筋、木材、鋁合金型材、門(mén)窗玻璃等，其成本主要包括組合、修復(fù)建材的技術(shù)費(fèi)用及人工費(fèi)用。

3.2 設(shè)備能效提升成本

3.2.1 動(dòng)力系統(tǒng)

本項(xiàng)目的有軌電車(chē)采用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，其全生命周期運(yùn)營(yíng)成本是指在車(chē)輛服役年限內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)所涉及的全部費(fèi)用，主要包括儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始購(gòu)置、更換、維護(hù)以及地面充電成本[7]。系統(tǒng)初始購(gòu)置成本是指購(gòu)買(mǎi)電池、超級(jí)電容等的成本；更換成本是指在服役年限內(nèi)其內(nèi)部零部件進(jìn)行更換所產(chǎn)生的費(fèi)用；維護(hù)成本是指儲(chǔ)能系統(tǒng)在其全生命周期中所需的維護(hù)成本；地面充電成本僅考慮用電量。

3.2.2 照明系統(tǒng)

本項(xiàng)目車(chē)站照明系統(tǒng)的成本控制主要在于燈具的選擇與使用，照明系統(tǒng)中采用較多的燈具是HR6032-10，該燈具的特點(diǎn)是比同等亮度的節(jié)能燈能耗減少3/4，且使用壽命長(zhǎng)達(dá)5 倍以上。照明系統(tǒng)成本由系統(tǒng)設(shè)備及燈具的購(gòu)置成本、設(shè)備及燈具的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本、電能消耗成本組成。

3.3 低碳運(yùn)營(yíng)成本

3.3.1 光儲(chǔ)直柔成本

項(xiàng)目的車(chē)站應(yīng)用光儲(chǔ)直柔技術(shù)，其架構(gòu)如圖3所示。光儲(chǔ)直柔技術(shù)以太陽(yáng)能光伏發(fā)電為主要能源形式，為車(chē)站建筑用能設(shè)備提供電能，并通過(guò)直流供配電，直接為直流負(fù)載提供電能，以提高新能源就地消納能力和用能效率。項(xiàng)目配置磷酸鐵鋰電池等儲(chǔ)能系統(tǒng)，將光伏所發(fā)的多余電量就地儲(chǔ)存，成為一個(gè)柔性可調(diào)節(jié)的節(jié)點(diǎn)，并具備與市電網(wǎng)交互的能力以及消峰填谷功能。項(xiàng)目對(duì)主要用電設(shè)備采取智能控制節(jié)能措施，如在無(wú)人干預(yù)的情況下，智能控制空調(diào)運(yùn)行參數(shù)，科學(xué)精密地管控空調(diào)運(yùn)行，大幅降低空調(diào)能耗，延長(zhǎng)空調(diào)設(shè)備壽命。本項(xiàng)目在車(chē)站建筑可被照射處設(shè)置光伏發(fā)電組件，太陽(yáng)能光伏發(fā)電為項(xiàng)目的主要供能形式，經(jīng)濟(jì)增量約為 500 元/m2，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的均價(jià)為1.62 元/Wh。光儲(chǔ)直柔技術(shù)的成本主要由太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)設(shè)備的成本及系統(tǒng)維護(hù)成本組成。

圖3 光儲(chǔ)直柔系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.3.2 能耗與碳排放監(jiān)測(cè)成本

本項(xiàng)目的能耗監(jiān)測(cè)需要借助能耗監(jiān)控管理系統(tǒng)完成。能耗監(jiān)控管理系統(tǒng)的作用是為耗電量、耗水量、耗氣、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量及其他能源應(yīng)用量的控制與測(cè)量提供解決方案。項(xiàng)目的碳排放監(jiān)測(cè)成本主要來(lái)源于碳排放檢測(cè)設(shè)備和設(shè)備運(yùn)行消耗的電能，碳排放監(jiān)測(cè)使用煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）。項(xiàng)目的能耗與碳排放監(jiān)測(cè)成本主要由能耗與碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用、系統(tǒng)消耗能量成本、系統(tǒng)維護(hù)成本組成。

3.3.3 碳排放管理與培訓(xùn)成本

隨著國(guó)家主管部門(mén)對(duì)于納入控排單位碳排放數(shù)據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求的不斷加碼，碳排放核算報(bào)告與核查工作必不可少。本項(xiàng)目的碳排放管理與培訓(xùn)成本主要在于人員的培訓(xùn)費(fèi)用，按照市場(chǎng)價(jià)格，一級(jí)碳排放管理員資格的培訓(xùn)每人花費(fèi)10000 元左右。

4 綠色低碳有軌電車(chē)關(guān)鍵技術(shù)效益分析

4.1 資源節(jié)約效益

本項(xiàng)目的土地節(jié)約效益主要表現(xiàn)在有軌電車(chē)替代出租車(chē)、公共汽車(chē)等其他城市交通方式而減少的道路用地、停車(chē)場(chǎng)用地所帶來(lái)的效益。項(xiàng)目的車(chē)站和路基在建造時(shí)使用了裝配式構(gòu)件，這在一定程度上節(jié)約了土地。

車(chē)站選用的節(jié)能燈具能耗為普通節(jié)能燈具的1/4，同時(shí)對(duì)主要用電設(shè)備智能控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。車(chē)站以太陽(yáng)能光伏發(fā)電為主要能源形式，為車(chē)站建筑用能設(shè)備提供電能，同時(shí)配置蓄電池儲(chǔ)存多余光伏電能，減少?gòu)氖姓娋W(wǎng)購(gòu)電。

在建材方面，通過(guò)對(duì)水泥、鋼材、砂、石料等材料的節(jié)約使用及應(yīng)用可再利用建材實(shí)現(xiàn)資源效益。

車(chē)輛基地設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，年雨水可用水量為47598.43m3，即每年可節(jié)約47598.43m3自來(lái)水。

通過(guò)以上分析可知，本項(xiàng)目在節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水四個(gè)方面都產(chǎn)生一定的效益。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

4.2.1 運(yùn)營(yíng)效益

本項(xiàng)目的日常運(yùn)營(yíng)效益是指通過(guò)車(chē)票和商業(yè)運(yùn)作帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，等于運(yùn)營(yíng)收益減去運(yùn)營(yíng)成本。研究表明，有軌電車(chē)的修建將使沿線不動(dòng)產(chǎn)大幅度增值，這是由于該地區(qū)擁有了方便、快捷、舒適的軌道交通，從而改變這個(gè)區(qū)域的交通條件，引起沿線不動(dòng)產(chǎn)價(jià)值提升而帶來(lái)增值效益。

4.2.2 碳排放交易效益

本項(xiàng)目所減少的碳排放量可作為碳排放指標(biāo)進(jìn)行出售。2023 年1 月底，全國(guó)碳市場(chǎng)碳排放配額（CEA）掛牌協(xié)議交易中上海市場(chǎng)價(jià)格為56.00元/t。實(shí)施碳排放權(quán)交易在短時(shí)間內(nèi)會(huì)造成成本的上升，但在一定程度上改善了環(huán)境，這對(duì)降低治污成本具有很大幫助。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，企業(yè)的減排成本呈慢慢降低的趨勢(shì)。并且碳排放權(quán)交易成本會(huì)使企業(yè)在環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約上投入更多，這對(duì)于促進(jìn)環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

4.2.3 政府補(bǔ)貼

為了減少碳排放，提高可再生能源利用率，嘉興市大力提倡建筑配置光伏系統(tǒng)，并配套了相應(yīng)的扶持政策，對(duì)政府投資項(xiàng)目配套建設(shè)的分布式光伏電站，同步安排財(cái)政資金預(yù)算。如對(duì)機(jī)關(guān)、學(xué)校等單位采用光伏發(fā)電的公共建筑進(jìn)行補(bǔ)助，補(bǔ)助時(shí)間為三年，每1 年按實(shí)際發(fā)電量給予0.1 元/kWh 電價(jià)補(bǔ)助。

4.3 社會(huì)效益

4.3.1 社會(huì)環(huán)境效益

相比其他公共交通，嘉興有軌電車(chē)所采用的降噪技術(shù)有利于降低城市交通噪聲污染，同時(shí)不產(chǎn)生CO、NO2等污染物氣體，減少環(huán)境空氣污染。有軌電車(chē)具有準(zhǔn)點(diǎn)、快捷、方便、舒適的優(yōu)點(diǎn)，乘客乘車(chē)省時(shí)省力，減少塞車(chē)帶來(lái)的煩躁和疲勞。有軌電車(chē)的安全性較高，可有效降低乘客的交通事故損失。有軌電車(chē)還具有可達(dá)性優(yōu)勢(shì)，在極端惡劣天氣如暴雨、暴雪、霧霾等情況下，地面交通無(wú)法正常通行，而全封閉運(yùn)營(yíng)的有軌電車(chē)受天氣影響小，在惡劣天氣下能夠保證交通暢通。經(jīng)過(guò)以上分析可知，綠色低碳有軌電車(chē)具有減少噪聲污染、減少環(huán)境空氣污染、提高出行效率、減少疲勞、提高安全性以及可達(dá)性等社會(huì)環(huán)境效益。

4.3.2 城市布局優(yōu)化效益

（1）運(yùn)力替代效益。嘉興有軌電車(chē)投入運(yùn)營(yíng)后，在一定程度上可代替人們出行時(shí)選擇的公交車(chē)等其他交通方式，節(jié)約了公共交通資源，從而產(chǎn)生部分效益，主要包含節(jié)省的車(chē)輛購(gòu)置費(fèi)、交通設(shè)施建設(shè)費(fèi)、車(chē)輛運(yùn)營(yíng)費(fèi)等。

（2）城市活力提升效益。城市交通活力的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是商品和人員的流動(dòng)度。有軌電車(chē)可靠便捷，加速了城市商品和人員的流動(dòng)，流動(dòng)性的增強(qiáng)給城市帶來(lái)活力，促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

本項(xiàng)目的建設(shè)不僅可以改善嘉興生態(tài)環(huán)境、投資環(huán)境和城市布局，還有利于促進(jìn)城市功能布局調(diào)整，引導(dǎo)形成平衡和諧的組團(tuán)式空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加快嘉興市的城市化進(jìn)程。

4.3.3 城市碳減排效益

嘉興有軌電車(chē)以電力為動(dòng)力，與其他交通工具相比排放CO2較少；充分利用車(chē)站的建筑條件，引入太陽(yáng)能等綠色可再生能源，減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)；車(chē)站建造時(shí)使用裝配式構(gòu)件，在車(chē)站的建材生產(chǎn)和施工階段降低碳排放。與其他交通工具相比具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

4.4 技術(shù)擴(kuò)散效益

綠色低碳有軌電車(chē)作為投資規(guī)模較大的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)期間，可對(duì)一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生積極影響，為城市提供大量就業(yè)崗位，促進(jìn)城市形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。就業(yè)效益是指由于有軌電車(chē)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)就業(yè)崗位而產(chǎn)生的效益。研究表明，國(guó)家對(duì)固定資產(chǎn)投資每10000 億元所創(chuàng)造的直接就業(yè)崗位有1400 萬(wàn)個(gè)左右，其中，在項(xiàng)目建設(shè)階段可提供的崗位有1250 萬(wàn)個(gè)左右，項(xiàng)目建成后，長(zhǎng)期就業(yè)崗位將達(dá)到140 萬(wàn)個(gè)左右。根據(jù)研究結(jié)論，有軌電車(chē)每?jī)|元投資所創(chuàng)造的長(zhǎng)期就業(yè)崗位約為140 個(gè)。

5 結(jié)論

本文以嘉興有軌電車(chē)項(xiàng)目為例，分析其綠色低碳關(guān)鍵技術(shù)成本主要包括低碳建造成本、設(shè)備能效提升成本和低碳運(yùn)營(yíng)成本，綠色低碳關(guān)鍵技術(shù)效益主要包括資源節(jié)約效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和技術(shù)擴(kuò)散效益。分析結(jié)果表明，有軌電車(chē)采用綠色低碳技術(shù)會(huì)增加建設(shè)成本，但也會(huì)產(chǎn)生資源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)擴(kuò)散等效益。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，綠色低碳有軌電車(chē)帶來(lái)的效益大于建設(shè)成本。