北方某大型國際機場碳達峰、碳中和實現路徑的初步研究

作者簡介：董麗燕（1974—），女，碩士，工程師，研究方向為機場航站樓等大型公共建筑能源系統(tǒng)運營管理研究。

摘要：從北方某大型國際機場綠色低碳發(fā)展的基礎出發(fā)，分析了北方某大型國際機場的節(jié)能減排潛力，從可再生能源利用、新改擴建中綠色建筑及新技術的使用、現有系統(tǒng)的節(jié)能減排工作、車輛油改電等方面進一步研究了該機場實現碳達峰碳中和的技術路徑，基于路徑分析，從構建多元化清潔能源供應體系、全面提升系統(tǒng)的運行能效、加強碳達峰工作組織保障、市場化手段實現碳中和等角度，制訂了該機場實現碳達峰、碳中和的路線圖，以期為行業(yè)其他機場研究碳達峰、碳中和方案和路徑提供參考與支持。

關鍵詞：北方 大型國際機場 碳達峰 碳中和

中圖分類號：F124

Abstract： Based on the green and low-carbon development of a large international airport in northern China， this paper analyzes the energy-saving and emission reduction potential of the large international airport in northern China， further studies the technical path to achieve carbon peak and carbon neutrality at the airport from the aspects such as the utilization of renewable energy， the use of new technologies in new renovated and expanded green buildings， the energy-saving and emission reduction work of existing systems， and the change from oil into electricity of vehicles， and formulates a roadmap to achieve carbon peak and carbon neutrality at this airport from the perspectives of building a diversified clean energy supply system， comprehensively improving the operational energy efficiency of the system， strengthening the organization and guarantee of carbon peak and achieving carbon neutrality through market-oriented means， in order to provide reference and support for other airports in the industry to study the plans and paths of carbon peak and carbon neutrality.

Key Words： Northern China; Large international airport; Carbon peak; Carbon neutrality

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布，中國二氧化碳排放力爭在2030年前達峰，努力爭取2060年前實現碳中和。隨著“碳達峰、碳中和”目標的提出和相關工作的推進，民航業(yè)也加強了相關的研究和部署。本文對北方某大型國際機場的碳排放實際數據和能源系統(tǒng)現狀進行深度研究，結合旅客增長趨勢、發(fā)展規(guī)劃、新能源開發(fā)利用、節(jié)能減碳新技術應用、能源精細化管控等內容，探索大型國際機場碳達峰碳中和路線圖，能夠為中大型機場綠色低碳發(fā)展提供重要的支持。

1研究背景

1.1 國際機場“碳達峰、碳中和”工作進展

2019年6月26日，國際機場協會在塞浦路斯年度大會上通過的一項決議中，承諾最遲在2050年之前將歐洲機場行業(yè)的碳排放控制為凈零?；跉W洲機場的當前流量和估計的總碳足跡，凈零目標要求消除每年346萬t的二氧化碳排放量。該決議得到24個歐洲國家/地區(qū)的194個機場的支持，同時ACI歐洲還呼吁整個航空領域制定共同的目標和路線圖，以實現凈零碳排放的航空運輸系統(tǒng)[1]。 2021年在全球國際民航組織層面通過一項類似決議，隨后在 2022 年 10 月舉行的三年一次的大會上投票通過了國際民航組織長期理想目標將全球航空業(yè)與凈零目標捆綁在一起[2]。

1.2 國內機場“碳達峰、碳中和”工作進展

近十余年間，民航行業(yè)單位運輸周轉量、單位旅客吞吐量碳排放呈下降趨穩(wěn)態(tài)勢，其中單位運輸周轉量碳排放受制機隊規(guī)模、機型及機齡結構、空域資源等因素，下降幅度收窄且已基本探底；單位旅客吞吐量碳排放目前尚可享受旅客吞吐量的快速增長紅利，但機場固定設施投建后的碳排放水平已基本鎖定，后續(xù)進一步挖潛難度較大[3]。伴隨國家碳達峰、碳中和相關目標的逐步明確、任務將逐步分解的現實需求，民航行業(yè)主管部門將碳達峰、碳中和方案作為年度工作重點，一方面征詢行業(yè)主要單位觀點、建議，另一方面在既有工作基礎上擬以專家工作組形式對中國民航碳達峰、碳中和方案進行深入細致研究。

2北方某大型國際機場低碳發(fā)展的基礎

2.1 綠色現狀

北方某大型國際機場致力于建設成為具有世界一流水準的綠色新國門，在建設之初就將“資源節(jié)約、環(huán)境友好、運行高效和人性化服務”的綠色理念貫徹落實到機場規(guī)劃、設計、建設和運行的生命周期之中，全面實踐可持續(xù)化的建設與運行理念，主要包括清潔車輛大規(guī)模應用及配套充電樁的建設、光伏發(fā)電項目建設、淺層地源熱泵、煙氣余熱回收、綠色建筑和APU替代設施等各個方面，綠色低碳發(fā)展基礎好。

2.2 能源系統(tǒng)現狀

北方某大型國際機場的主要能源系統(tǒng)由集中供熱鍋爐房、集中制冷系統(tǒng)（為航站樓及其輔助設施供冷）、地源熱泵系統(tǒng)、110 kV供電系統(tǒng)等，主要耗能的建筑（系統(tǒng)）主要是航站樓、辦公建筑、飛行區(qū)助航燈光系統(tǒng)、高桿燈系統(tǒng)、公共區(qū)路燈系統(tǒng)等。

2.3 北方某大型國際機場能耗及碳排放現狀

北方某大型國際機場的主要能源種類為電力、天然氣、汽油、柴油和煤油，其中電力主要消耗于各類能源系統(tǒng)、建筑物和電動車輛，天然氣主要用于集中供熱系統(tǒng)，汽油、柴油和煤油主要用于車輛。

此機場的主要耗能建筑物是航站樓，占比超過60%，其中航站樓內能耗系統(tǒng)主要包括：暖通空調、公共照明、行李系統(tǒng)、電梯、商業(yè)、弱電專用、消防、辦公、站坪橋載、電動車輛充電樁及其他。從航站樓各能源系統(tǒng)的能耗來看，主要耗能系統(tǒng)是暖通空調系統(tǒng)和公共照明系統(tǒng)。此機場的能耗特征與行業(yè)其他機場的能耗特征有較強的相似性。

3 機場碳達峰碳中和路徑分析

根據某大型國際機場總體發(fā)展規(guī)劃，為了滿足旅客出行的需求，未來機場將新建衛(wèi)星廳和T2航站樓要想基于現狀實現碳達峰、碳中和的可能性極低。因此結合此機場的發(fā)展需求和能源系統(tǒng)現狀，分析實現碳達峰碳中和的路徑。

3.1北方某大型國際機場的節(jié)能減排潛力

3.1.1可再生能源利用

加強可再生能源利用，通過地源熱泵、光伏發(fā)電等形式，實現全場可再生能源占總能耗比例16%以上，但是在光伏、地熱等可再生能源方面仍有較大的潛力可以挖掘。

（1）太陽能利用。

此機場在停車樓、飛行區(qū)和貨庫建設有6 MW的光伏發(fā)電項目，在公共區(qū)的部分樓頂也建設有屋頂分布式光伏項目，但在公共區(qū)和飛行區(qū)仍然有大量的閑置的土地資源可以利用。通過測算，該機場可以在西側兩條跑道之間、機場西北角水面、航站樓東側水面等處新建太陽能光伏發(fā)電，新增裝機容量約50 MW，滿負荷運行后年均發(fā)電量約5300萬kWh，減排二氧化碳3.2萬t。

（2）地熱能利用。

此機場利用景觀湖建設了較大規(guī)模的淺層地源熱泵系統(tǒng)，為工作區(qū)內的辦公建筑、倒班宿舍等提供冷熱服務，但其航站樓仍采用的是燃氣鍋爐房集中供熱。通過地源熱泵技術對現有燃氣鍋爐供暖系統(tǒng)進行替代，能夠進一步降低化石能源的消耗。

3.1.2新改擴建中綠色建筑及新技術的使用

根據規(guī)劃，此機場在未來要新建衛(wèi)星廳和T2航站樓及其配套輔助設施，控制新建區(qū)域的碳排放是實現碳達峰、碳中和工作的重點和難點，該部分的排放直接關系到機場能否實現碳達峰、碳中和的目標。可以從航站樓綠色建筑要求、可再生能源利用等方面實現“綠色改擴建”和“低碳改擴建”。

3.1.3現有系統(tǒng)的節(jié)能減排工作

此機場現有綠色低碳發(fā)展基礎較好，但相對于機場自身發(fā)展規(guī)劃的要求、相關行業(yè)標準中指標目標的要求與現有能源系統(tǒng)的分析診斷結果[5]，現有能源系統(tǒng)與高效運行標準相比仍有一定的提升空間。

3.1.4車輛油改電

此機場現有車輛電動車占比超過80%，在行業(yè)處于前列，但相對于《2030年前碳達峰行動方案》的要求以及對未來技術的預判，未來飛行區(qū)內車輛電動化的要求為全面替代[4]，除冰雪、應急救援等特種車輛也將逐步納入更新計劃。相對于現狀，車輛電動化方面仍有提升的空間，預計燃油箱車輛改造的節(jié)碳率約為50%[6]。同時隨著車輛電動化工作的推進，光伏+充電樁+儲能/充換電等更多的新技術、新解決方案將更具有更多的新能源應用場景。

3.2 北方某大型國際機場碳達峰碳中和路徑分析

基于對機場現有能源現狀的分析與判斷，結合對未來新技術的與預判，北方某大型國際機場的主要發(fā)展路徑為大力及充分發(fā)展可再生能源、“綠色低碳”新改擴建、現有系統(tǒng)的高效運行、車輛電動化等方向和路徑。

4 北方某大型國際機場碳達峰、碳中和的路徑

結合其自身的發(fā)展訴求和目標，機場應加強組織、明確責任、主動作為，為實現“碳達峰、碳中和”目標作出貢獻。當好“引領者”，充分發(fā)揮 “橋梁”和“紐帶”作用，帶動產業(yè)鏈、供應鏈上下游，加快能源生產清潔化、能源消費電氣化、能源利用高效化，盡早以較低峰值達峰；當好“推動者”，促進低碳技術創(chuàng)新、機制創(chuàng)新、模式創(chuàng)新，引導綠色低碳生產生活方式，推動全社會盡快實現“碳中和”；當好“先行者”，系統(tǒng)梳理碳排放各環(huán)節(jié)、生產辦公全領域節(jié)能減碳。

4.1 供給側：構建多元化清潔能源供應體系

機場將加大技術創(chuàng)新，逐步淘汰化石能源使用，提升清潔能源使用，加快形成綠色生產和消費方式，助力生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展。主要手段有增加光伏發(fā)電的裝機容量、擴大地源熱泵使用領域逐步替代燃氣鍋爐房的供熱、車輛及炊具的電動化改造[4]。光伏新增的總裝機容量超過50MW，供熱、車輛和炊具全面實現電動化。

4.2 消費側：全面提升系統(tǒng)的運行能效

機場將強化能耗雙控，堅持節(jié)能優(yōu)先，把節(jié)能指標納入機場生態(tài)文明、綠色發(fā)展等績效評價體系，合理控制能源消費總量。主要手段如下。

（1）持續(xù)深化航站樓節(jié)能減排。通過推廣高性能玻璃幕墻、提升航站樓氣密性、持續(xù)推進暖通空調系統(tǒng)能效提升及全面使用高效照明燈具及智慧照明控制系統(tǒng)等手段推進現有航站樓的節(jié)能減排工作[5]。（2）加強衛(wèi)星廳、T2航站樓及其附屬配套設施的節(jié)能規(guī)劃設計、建設運行，實現全過程節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地和環(huán)境保護。加強垃圾分類回收處理、循環(huán)再利用和環(huán)境無害化處置，保護生態(tài)環(huán)境。（3）全面提升飛行區(qū)節(jié)能減排。優(yōu)化高桿燈、指示燈光源，降低飛行區(qū)照明電耗。加大橋載設備（GPU）及地井式地面空調（PCA）的使用率，減少飛機輔助動力裝置（APU）的能源消耗。（4）穩(wěn)步提高能源利用效率。完善能源消費雙控制度，嚴格控制能耗強度，合理控制能源消費總量，建立健全用能預算等管理制度，推動能源資源高效配置、高效利用。繼續(xù)深入推進機場航站樓、交通運輸、公共區(qū)、飛行區(qū)、輔助配套建筑等領域節(jié)能，著力提升能效水平。

4.3制度保障：加強碳達峰工作組織保障

機場將構建綠色發(fā)展長效機制。建立機場節(jié)能減排領導機構，全面領導系統(tǒng)節(jié)能減排工作，貫徹落實好各級主管部門關于節(jié)能減排工作的方針政策，協調推進全場能源、環(huán)境方面工作。

（1）強化工作組織落實責任。建立健全工作機制，成立公司“碳達峰、碳中和”領導小組，統(tǒng)籌推進各項工作，協調解決重大問題。各部門、各機構、各單位細化分解工作任務，落實責任分工，扎實有效推進各項工作。（2）牢固樹立綠色低碳理念。機場將積極轉變工作和生活方式；加大力度開展綠色產品采購，優(yōu)先選用中國節(jié)能產品認證標志和能效“領跑者”標志的辦公設備，從源頭降低機場碳排放。（3）構建綠色運營協同機制。協同建設指揮部、機場管理中心、各駐場單位等多個主體，推動供給側和使用側系統(tǒng)的優(yōu)化聯動，真正實現全鏈條的節(jié)能優(yōu)化運營管理。（4）打造能源數字經濟平臺。深化能耗監(jiān)測平臺應用，為能效提升、節(jié)能降碳提供依據。（5）廣泛開展外部合作。廣泛開展國際、國內合作。加強碳減排領域對外合作交流，加強與國際組織的合作交流，充分發(fā)揮發(fā)達國家在低碳發(fā)展技術、資金和能力建設的支持作用。學習借鑒西方發(fā)達國家機場碳達峰、碳中和經驗做法。

4.4 市場支撐：市場化手段實現碳中和

機場將積極參與碳排放交易市場，主動參與溫室氣體減排，推進氣候改善、生態(tài)補償和低碳發(fā)展。

4.4.1提升碳資產管理能力

機場充分認識到“碳資產”的重要性，積極參與全國碳市場建設，充分挖掘碳減排國家核證自愿減排量（Chinese Certified Emission Reduction，簡稱“CCER”）資產，建立健全碳排放管理體系，培育碳市場新興業(yè)務，構建綠色低碳品牌，形成共贏發(fā)展的專業(yè)支撐體系[6]。

4.4.2通過多條路徑降低自身的碳排放

通過以上的路徑，北方某大型國際機場碳達峰碳中和的節(jié)點可期，符合國家30/60的目標。同時通過以上路徑中，綠色建筑改造減排量達到20%，光伏項目減排15%，中深層地熱減排4%，衛(wèi)星廳可再生能源的使用減排8%，管理措施減排5%，由于電網排放因子的變化達到的排放約為18%，至中和目標年其排放值約為峰值的30%，該部分排放量通過開展碳排放權交易、CCER交易、綠電交易等措施實現北方某大型國際機場碳排放量的中和。

5結語

民航機場實現碳達峰碳中和對國家層面雙碳戰(zhàn)略的實現具有重大的意義，北方某大型國際機場作為具有世界一流水準的綠色新國門，在建設之初就將“資源節(jié)約、環(huán)境友好、運行高效和人性化服務”的綠色理念貫徹落實到機場規(guī)劃、設計、建設和運行的生命周期之中，全面實踐可持續(xù)化的建設與運行理念，在實現碳達峰、碳中和層面具有堅實的基礎。機場通過大力推動建筑綠色低碳改造、可再生能源利用、電動化改造、管理節(jié)能減排、市場化手段、零碳機場建設等工作，未來碳達峰碳中和工作可期。

參考文獻

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