铁路建设碳排放考核指标评价体系研究

#铁路建设碳排放考核指标评价体系的研究中文摘要：随着全球气候变暖日益加剧，控制二氧化碳排放已经成为国际社会的共识。随着经济迅速发展以及人民生活方式的改变，在煤炭大国和碳排放大国的中国，铁路成为一项最重要的运输工具，铁路建设得到大力发展。而在铁路建设过程中也存在着碳排放的问题。本文简述了碳排放及铁路建设碳排放的基本情况,根据文献总结了碳排放的标准，分析了评价指标的选取原则和评价指标，给出几点铁路建设过程中的环境规划措施与管理措施的建议。关键词：铁路建设；碳排放；标准；评价指标；管理措施1前言20世纪末以来，以全球变暖为主要特征的全球变化问题日益成为国际社会关注的焦点。自《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》制定以来，特别是后京都时代温室气体减排的国际新协议谈判中，不同国家的利益集团特别是发达国家和发展中国家存在着激烈的争论。争论的问题包括气候变暖及其影响与温室气体贡献的不确定性，各国温室气体排放量的评估，碳减排义务的合理公平分配原则等，焦点是如何科学评价各国的排放历史和现状。当前国际上有关碳排放的定量评价主要从国别、人均、单位GDP、国际贸易等角度分析各国的碳排放现状。但是这些排放评价指标各有侧重，且存在争议。因此开展温室气体排放的科学评价研究，既要考虑到各国的排放现状，又要考虑到工业化排放历史，对排放评价提出科学公正合理的新指标。作为全球碳排放量第二的大国，中国碳排放量具有总量大、增长快的特点。由于整体产业节后技术水平比较低、经济社会发展需求强烈、国家外交环境复杂等，中国的碳减排方面面临着巨大压力。如何科学评价碳排放争取中国经济发展的平等的排放权成为我们必须回答的问题。2009年11月，中国宣布了控制温室气体排放的目标，决定到2020年国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。同年，中国政府出台了《中长期铁路网规划》调整方案，将到2020年营业里程的规划目标由10万公里调整为12万公里，铁路建设投资总规模将突破5万亿元。虽然铁路二氧化碳排放量是公路运输的一半，是短途航空的1/4,被公认为是低耗能、环境污染小的绿色交通工具，在其建设过程中还是会有碳排放量大高污染等的问题。1978年到2008年，铁路规模由5.17万公里增长到8万公里，营业里程增长55%,年均增长1.4%。2007年中国二氧化碳排放总量约为57.7亿吨，其中交通建设业是0.57亿吨，占全国二氧化碳排放量的4.4%，已成为环境污染的重要因素。随着铁路建设的大力发展，铁路建筑材料及其带来的二氧化碳排放量将会逐渐升高。所以对铁路建设过程中的碳排放建立科学评价体系，对促进建设项目碳减排工作有着非常重要的指导意义。2概论2.1铁路建设碳排放的基本概念在等量运输下，铁路、公路和航空的能耗比为1:9.3:18.6,被公认为是低耗能、环境污染小的绿色交通工具，正成为全球各国积极发展的基础设施之一。同时铁路与公路和航空相比，运载力更大，成本低、占地面积小，对于中国土地资源有限、人口密度大能源结构中煤炭分量大的特点是最合适的交通运输方式。正因为因为这些优势，铁路建设在中国得到大力发展。铁路建设是一项比较占地面积小，范围较广，建设过程复杂的项目，包括线路（路基和桥梁）隧道、客运站线路：是为了进行铁路运输所修建的固定路线。是铁路固定基础设施的主体。分为正线、站线及特别用途线。正线是连结并贯穿分界点的线路。站线包括到发线、调车线、牵出线、装卸线、段管线等。一般是由碎石和钢轨由混凝土浇筑铺成。隧道：修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。客运站：主要任务是安全、迅速、有秩序地组织旅客乘车、下车，便利旅客办理一切旅行手续，为旅客提供舒适的候车条件的大型建筑物。2.2国内外铁路建设碳排放的基本情况在全球经济进入迈入低碳的背景下，目前国际上对铁路建设的重要性进行重新认识的趋势正在出现。根据欧洲的研究,运输业对二氧化碳排放的贡献度是30%以上。根据英国研究机构对本国的研究，铁路运输二氧化碳的每人每公里排放量是公路运输的一半，是国内短途航空的四分之一。在过去的15年间，铁路的单位二氧化碳排放量下降了22%,公路运输下降了8%,而短途航空运输则上升了5%。中国铁路运输外部成本是公路的1/11,货运成本则是1/25。从占地上来看,中国公路完成运输量所占的土地面积是铁路的19倍，在美国有研究是55倍的关系。能耗方面，中国公路的平均能耗是铁路的5到10倍,美国的研究是3倍。目前，日本拥有的高速铁路是2340公里，在建580公里，长期规划的线路有4300公里。欧洲高速铁路在2006年是4700公里的里程，目前在建有1700公里,预计到2010年欧洲高速铁路总里程将达到6000公里左右。到2020年，欧洲高速铁路里程将达到1.2万公里。全球铁路建设的趋势又开始重新形成。2.3国内外碳排放标准组织标准在推进节能减排和发展低碳经济时，我们应该关注国际相应标准的演变、转化和发展以及中国标准体系的建立和完善。碳排放的标准和环境质量中的其他污染物质的排放量的标准不一样，需要结合被评价组织的自身进行清算。对于碳排放的来源，目前为止，全球已有10余种不同的计划/方案来评估，如ISO、世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）的温室气体议定书、法国ADEME、英国的PAS2050等。下面介绍国际的碳排放标准组织和碳排放标准，并对我国的碳排放标准进行分析。ISO/TC207环境管理技术委员会从2002年着手制定温室气体管理方面的标准。关于组织、项目层面温室气体排放量化、监测、报告及审定与核查方面的系列标准（ISO14064-1，2，3）于2006年正式发布。ISO/TC207制定的标准见表1。表1IS0/TC207制定的标准标准编号标准名称ISO14064-1:2006温室气体第部分：组织的温室气体排放和削减的量化、监测和报告规范ISO14064-1:2006温室气体第部分：组织的温室气体排放和削减的量化、监测和报告规范ISO14064-1:2006温室气体第三部分：温室气体声明验证和确认指导规范ISO14065:2007温室气体用于认可的温室气体确认和验证机构的规范及指南ISO/WD14066室气体确认与验证机构的能力要求ISO14067—1产品的碳足迹置化（CD文件）ISO14067—2产品的碳足迹沟通（CD文件）ISO/WD14069GHG-组织(组织的碳足迹)的GHG散发的定量和报告-ISO14064-1应用的指南纵观各国开展的碳足迹评估工作，碳排放来源评估依据的标准主要是ISO制定的IS014060系列、世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)联合制定的《温室气体协定》系列，以及英国标准协会制定的PAS2050及其导则等。2.4碳排放评价制度及标准《京都议定书》统一了工业化国家的温室气体排放限制，同时也建立了碳排放权可在不同国家间进行交易的机制。各国碳排放的限制以及碳排放交易机制的运行，都要求以明确的碳排放量或者减排量为标的，这就需要建立相应的碳排放评价制度。碳排放评价是指对组织、项目或产品在给定周期和范围内碳排放总量的计算与评估活动。碳排放评价既包括由第二方或第三方进行的审查和认证活动，也包括由第一方进行的自我评估和声明活动。针对组织的碳排放评价：指对该组织的活动所产生或引发的温室气体排放量的“核查”针对项目的碳排放评价：包括对该项目设计减“审定”和项目实施后实际减排量的“核查”目前国际上基于项目的自愿减排机制主要有清洁发展机制(CDM),黄金标准、自愿碳减排标准(VCS)等自愿性减排标准的交易机制。针对产品的碳排放评价：即产品“碳足迹”评价，是计算单位产品从生产、销售、使用到报废和处置的整个生命周期中所产生或引发的温室气体排放量，是针对组织的碳排放评价的延伸，是环境管理中的生命周期评价技术在碳排放评价中的应用。在产品“碳足迹”评价基础上还可行产品“碳足迹”认证。3碳排放评价指标体系3・1碳排放指标的选取原则碳排放指标的选择应建立在以下基础上。3・1・2体现污染预防思想碳排放评价指标的范围不仅要涵盖所有的环境、社会、经济等指标，需要反映出铁路建设项目实施过程中使用的资源量以及产生废物量，包括使用能源、水或其他资源的情况，通过对这些指标的评价能够反应出铁路建设项目通过节约和更有效的资源利用来达到保护自然资源的目的。3.1.2容易量化碳排放评价指标是反映铁路建设项目上马后对环境的影响，指标涉及面比较广，有些指标难以量化。为了使所确定的碳排放指标既能够反映建设项目的主要情况，又简便易行，在设计时要充分考虑到指标体系的可操作性，因此尽量选择容易量化的指标项。这样可以给碳排放指标的评价提供有力的依据。3.1.2数据易得碳排放指标体系是已经纳入十二五规划，成为落实2020年控制温室气体行动目标而制定的，是一套非常实用的体系。所以在制定的时候，要考虑到指标体系结构的整体性，又要考虑到体系在使用时已获得较全面的数据支持。同时碳排放指标能够准确反映施工期环境因素的变化和达标情况；具有比较成熟的监测技；检测的指标简单易行，且具有较高的检测效率。总之，碳排放指标需要具有简洁性、代表性、可量性、可操作性等特点。3.2评价指标铁路建设碳排放评价指标是根据铁路建设的过程和铁路建设的特点确定的，根据建设各部分来分，主要包括线路（路基和桥梁）建设过程，隧道建设过程，客运站建设工程，建设总体人员，施工材料（制造过程消耗能源），设备机器（燃料消耗），建设的异地生产和物资的运输几个方面的碳排放指标。（1）线路（路基和桥梁）建设过程的碳排放主要包括的是铁路线路过程中的混凝土、路碴、钢材等生产材料和设备机器的燃料消耗的碳排放。（2）隧道建设过程的碳排放主要包括的是隧道线路过程中的混凝土、钢材生等生产材料以及机械挖土和照明产生能源消耗带来的碳排放。（3）客运站建设工程的碳排放这部分和建筑过程碳排放相同，主要是水泥钢材等建材的碳排放。（4）建设总体人员参与建设项目的总体人员基本生存排放量，主要指用于满足基本的生活和生理需求的碳排放量。如果按照铁路建筑领域运行区域划分有一下几个部分：（1）建材生产整个铁路建设过程中使用的水泥，钢材等等其他的建材的生产过程的碳排放。（2）建材及物资的交通运输用下式进行计算：E=XEFxVxMj,kj,kj,kj,k式中：E为运输过程CO2总排放量；EFjk代表不同运输类型、不同燃料类型的排放因子；Vj,k代表不同运输类型、不同燃料类型交通工具的总换算周转量;,k代表不同运输类型、不同燃料类型交通工具单位运输工作量能耗；j，k分别代表交通类型施工场地能源消耗包括线路(路基和桥梁)建设，隧道建设，客运站建设工程中的能源消耗。式中，A为碳排放量，10牡；B为能源i消费量，按标准煤计，10牡；C.为能源i碳排放系数；i为能源种类，取15类(见表1)。主要消费能源的碳排放系数来源于IPCC碳排放计算指南缺省值，原始数据以J为单位，为与统计数据单位一致,将能量单位转化成标准煤，具体转化系数为1X104t标准煤等于2.93X105GJ。各种能源的碳排放系数见表2。表2各种能源的碳排放系数能源种类碳排放系数/(10*1/10*0能源种类篠排放系数/(W*1/10*t)原煤0.7559燃料油0.6185挠精煤0.7559其他石抽制品Q.5857焦炭0,8550槪化石油气0-5042其他慮化产曲0.64490.4483原油0,5857隸炉煤弋仇35480.5538炼厂干气0,4602煤油0.57140.3548)施工场地的废弃物堆砌及回收依旧包括线路(路基和桥梁)/聿设材料和维护，隧道建设，客运站建设工程施工场地的废弃物的碳排放量。能源和燃料的逸散根据橡树岭国家实验室提出的方法对化石能源燃烧释中的碳排放量进行计算。首先是将省域不同种类化石燃料消耗规模折算成标准煤单位，折算系数采用《中国能源统计年鉴》规定标准，然后乘以不同类型化石燃料的有效氧化分数及含碳率，最后是以煤燃烧释放CO2；量为基数，乘以相应倍数得到其他类型化石燃料燃烧释放CO规模。2施工材料的制造过程消耗能源施工材料主要是水泥释放的CO量。2铁路单位长度上碳排放指标铁路单位长度的排放指标反映的是能源利用效率.可以很好地引导施工单位提高能源利用效率、向低碳转型。但是不能反映各生产部分的能源消耗。3.3碳排放计算的一般原理与方法铁路建设过程中，主要的碳排放量来自于燃烧设备。我国确定燃烧设备的氧化率及排放因子的方法主要有以下几个步骤:碳排放量的计算方法同污染物排放量计算方法相似，其方法主要有三种，及实测法、物料衡算法和经验计算法。（1）实测法。通过现场燃烧设备进行有关参数的实际测量，并进行碳平衡计算。一般来讲，实测结果较准确，但工作量大，费用多。为弄清各类数量大，范围广的典型燃烧设备的碳氧化率及排放系数，实测数据是必要的。（2）物料衡算法。生产过程中所使用中，投入系统或设备的物料质量必须等于该系统产出物质的质量：工G=工G+G投入产品损耗（3）经验计算法。根据生产同一生产材料的各类工艺、规模下的生产过程中的排放系数加权计算，得出一个较实际的单位材料的经验排放系数，进而得出某材料的碳排放量：G=KMiciciGic，生产某材料碳排放量；Kic,生产某单位产品的经验碳排放系数；Mq，材料的使丄用量。3.4评价方法3.4.1评价等级铁路建设项目评价可以分为定性评价和定量评价两大类。设备机器的原材料指标和施工材料的能源消耗在目前的数据条件下难以量化，属于定性评价，因为粗分为三个等级；人员碳排放，客运站建筑的资源指标指标易于量化，可做定量评价，因而细分为5个等级。1•定性评价等级（1）高表示使用的原材料的碳排放量大。（2）中表示使用的原材料的碳排放量中等。（3）低表示使用的原材料的碳排放量小。2•定量评价等级（1）清洁建设有关指标达到本行业的国际先进水平。（2）较清洁有关指标达到本行业的国内先进水平。—般有关指标达到本行业的国内平均水平。需改进有关指标达到本行业的国内中下水平。需停止建设有关指标达到本行业的国内较差水平。3.4.2评价方法在铁路建设项目的评价中，定量评价采用标准指数(Pi)法，按评价因子逐项计算出指数值之后，再根据数值的大小评价其排放水平。评价模式如下：P亠iCsi其中，Ci，碳排放因子实测值；Csi，评价标准值。而对于定量评价，按照等级评分标准分别进行打分，然后分别乘以各自的权重值，最后累计起来得到总分。根据铁路建设碳排放评价过程的定性评价和定量评价两个部分的均值，基本可以判定建设项目整体所达到的碳排放程度，另外各项分指标的数值也能反映出该建设项目所需改进的地方。3.5评价标准碳排放评价依据标准体系还在逐渐建立和形成，国际上通常使用和参考的标准为ISO/TC207/SC7环境管理技术委员会温室气体管理标准化分技术委员会制定的系列标准以及英国制定的产品碳排放评价标准PAS2050。ISO/TC207/SC7从组织、项目和产品的碳排放评价计量方法学以及评价机构能力要求等方面制定了温室气体排放系列标准，对于铁路建设项目，选取IS0/TC207/SC7制定的系列标准。为了确保对碳排放量相关信息进行真实和公正的说明，应当遵守下列原则。这些原则既是标准所规定的要求的基础，也是应用本标准的指导原则。相关性选择适应目标用户需求的碳源、碳汇、碳库、数据和方法。完整性包括所有相关的碳排放和清除。一致性能够对有关碳信息进行有意义的比较。准确性尽可能减少偏见和不确定性。透明性发布充分适用的碳信息，使目标用户能够在合理的置信度内做出决策。4关于铁路建设的环境规划措施与管理措施的建议铁路建设成为发达国家和发展中国家大力发展的部分，其引发的低碳经济作为一种社会发展新模式，始于发达国家应对全球气候变化和能源危机。目前，国内外进行铁路碳排放综合评价及其发展标准还存在很多问题和困难，如社会发展和科技水平悬殊，相关统计资料严重欠缺，或者缺乏相应的计量手段，关于碳排放的统计方法和统计标准严重不一等等，这些问题严重制约着当前低碳经济评价研究领域的进一步发展。只有当这些问题得到解决，才能为低碳经济的客观评价奠定基础，铺平道路。为了能够更好的实现铁路建设的低碳发展主要给出以下几点建议：（一）政策上来讲，组织有关专家研究铁路建设低碳综合评价指标体系和评价方法，建立健全碳排放的统计标准，加大低碳经济科研力度。（二）研究新兴科学的的机械设备，施工材料，以减少铁路和设备的修养维护的碳排放。（三）考虑碳排放控制的多种运输方式组合或者碳排放控制的施工材料和机械设备。还有采用低固碳、低能耗的绿色建设材料，降低铁路建设全寿命周期内的固碳量。（四）鼓励就地取材，减少材料在运输过程中的能源消耗及碳排放量（五）加强国际合作。要多在铁路技术领域开展国际环保合作项目。以新型能源、节能环保材料、环保设备生产、环保技术咨询和研发为重点，吸引不同国家的知名环保企业入驻铁路建设，为铁路建设的低碳发展发展提供资金、技术、人才等。争取尽快促使我国铁路建设碳排放评价和相关标准规范出台。5结论与展望交通运输行业是资源占用型和能源消耗型行业，发达国家的运输能耗通常占全国总能耗的1/4-1/3。我国近年来客货运量迅猛增长，交通运输业也在迅猛的发展，随之而来的影响就是能耗快速上升，已占到全国石油总消耗量的1/3以上，成为能源消耗增长最快