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沥青路面能耗及碳排放测算分析 蔡海泉 苏交科集团股份有限公司 2016.5 合肥 1 2 3 4 背景及现状 沥青路面能耗及排放测算方法 寿命周期清单分析——沥青 典型沥青路面技术测算分析 交流内容 5结语 背景及现状  什么是可持续发展 ……既能满足我们现今的需求， 又不损害子孙后代能满足他们的需 求的发展模式  可持续发展三要素 经济要素（Economicaspect）  环境要素（Environmental aspect） 社会要素（Socialaspect）  交通行业 交通运输业是节能减排的重点领 域之一，承担着重要的责任和义务 如何定量评价是目前面临的难题  寿命周期评估（Life Cycle Assessment， LCA）  表征和定量评价产品、服务、系统或技术的环境可持续发展的方法  评估对环境的影响，即能源消耗和温室气体排放 TTTT M,EM,EM,EM,EM,E 原材料获取 原油 石灰岩 原材料生产 初始施工 交通延误 施工设备 使用 养护与重建 车辆燃料消耗和排放 热岛效应 渗滤液 寿命结束 W,P W,P W,P W,P W,P M-材料 E-能源 W-废料 P-污染 T-运输 再生 再利用 改造 再生 背景及现状 欧美对沥青路面能耗排放的探索始于21世纪初  2003年发表《未来环境友好的道路—能源消耗和温室气体排放》  法国Colas道路建设集团开发的ÉCOLOGICIEL  路面LCA发展——国外  指标：能耗和CO2当量  计算环节：原材料、路面建设、路面养护方案（30年） 、寿命期内的交通排放，道路附属设施等能耗和排放 背景及现状  PE-2  密西根科技大学/基于网页  指标：CO2  计算环节：建设及养护过程  GHGC  美国沥青路面协会  指标：CO2  计算环节：沥青混合料生产  路面LCA发展——国外  PaLATE  加州伯克利大学  基于Excel的寿命周期费用和环境评价  指标：费用、能耗、CO2、NOx、 PM10、SO2、CO等  计算环节：总体设计、初始施工、设备 使用、养护状况和寿命周期费用 背景及现状  路面LCA发展——国外  asPECT  英国TRL实验室  指标：能耗和CO2当量  计算环节：将路面全寿命分为十个环节 ，从原材料获取至路面材料的铣刨  WLCO2T  英国URSScottWilson公司  费用和温室气体  Athena Impact Estimator  加拿大  综合评价了道路建设过程对环境的影响  CHANGER  国际道路联盟  道路基础设施建设产生的温室气体 背景及现状  路面LCA发展——国外  第一届国际路面保存会议  2010年4月，在Colas数据库基础上，测算了沥青路面保存措施能 源消耗和温室气体排放  第一届国际路面寿命周期评估研讨会  2010年5月5-7日，加州大学戴维斯分校  道路施工中降低碳足迹国际研讨会  2011年2月17-19日世界道路协会和印度道路协会  沥青生命周期清单  2012年7月，欧洲沥青协会发布  第二届国际路面寿命周期评估研讨会  2014年10月6日～8日，加州大学戴维斯分校  主题包括：北欧路面LCA的应用、美国LCA现状和标准化现状、开 发地区清单数据库的方法、整合LCA和路面管理系统、LCA在不同 基础设施过程中的应用 背景及现状  路面LCA发展——国内  国际沥青路面节能减排与可持续发展国际学术研讨会  2010年6月7日～8日，中国西安  长安大学  拉开了路面LCA在国内发展序幕  LCA国际学术研讨会  2015年8月7日～8日，中国哈尔滨  苏交科集团、哈工大联合主办  推动了路面LCA在中国的发展 背景及现状  路面LCA发展总结  路面LCA仍在开发中，与其他行业相比，起步较晚  国外已经建立了较为完善的基础数据库，开发了多种能耗排 放测算分析软件工具  较多的专题国际会议  在与路面有关的重要国际会议中列入专门LCA分会场  如2012欧洲沥青大会，2012国际沥青路面与环境专题研讨会 ，TRB年会  国际沥青路面协会(ISAP)中成立了LCA技术委员会  我国路面LCA研究还处于起步阶段 背景及现状 1 2 3 4 背景及现状 沥青路面能耗及排放测算方法 寿命周期清单分析——沥青 典型沥青路面技术测算分析 交流内容 5结语 沥青路面能耗及排放测算方法 标准能耗:（单位：MJ/t） 体现对能源的消耗情况 温室气体：CO2排放当量（单位：kg/t） 体现温室气体的排放情况 循环利用率：节约的沥青和集料用量,废弃轮胎的 循环利用等（单位：kg/t） 体现对自然资源的节约和废弃物的循环利用情况  评价指标体系 沥青路面能耗及排放测算方法  数据测算依据  以相关标准规范为依据 《江苏省高速公路沥青路面施工技术规范》 《公路工程预算定额》 《公路工程机械台班费用定额》 《公路养护工程预算编制办法及定额》  以权威的数据库为依据 《中国能源统计年鉴》 IPCC（政府间气候变化专门委员会）评估报告 专业的寿命周期分析数据库CLCD Eurobitume（欧洲沥青协会）数据库 沥青路面能耗及排放测算方法  能耗测算方法 各种能源折标准能 耗系数 沥青路面能耗及排放测算方法  温室气体测算方法 各种能源的单位质量温室气体排放系数 沥青路面能耗及排放测算方法  全球暖化潜势（GWP）：衡量温室气体对全球暖化的影响 气体名称化学式寿命（年） 特定的时间跨度的全球变暖潜能值（GWP） 20年100年500年 二氧化碳 CO2 111 甲烷 CH4 1272257.6 一氧化二氮 N2O 114289298153 二氟一氯甲烷 CHClF2 1251601810549 四氟化碳 CF4 500005210739011200 六氟化硫 SF6 3200163002280032600  温室气体测算方法 1 2 3 4 背景及现状 沥青路面能耗及排放测算方法 寿命周期清单分析——沥青 典型沥青路面技术测算分析 交流内容 5结语 寿命周期清单分析——沥青  版本：1999、2006、2009、2011、2012  从开采到沥青成品（cradle to gate）  原油开采（extraction of crude oil）  运输（transport to Europe）  生产（manufacturing of bitumen in a complex refinery）  存储 （hot storage of the product）  普通沥青、改性沥青、乳化沥青  沥青寿命周期清单（Life cycle inventory，LCI）  欧洲沥青协会发布（European Bitumen Association） 寿命周期清单分析——沥青  国际原油和天然气生产者协会（International Association of Oil & Gas Producers，OGP）  占全球大约32%的原油产量  欧洲清洁空气和水保护协会（Association for the Conservation of Clean Air and Water in Europe， CONCAWE)  欧洲所有的炼油厂均是其会员  生产能耗  问卷调查，7家大型沥青生产企业，占欧洲20%的沥青产量  运输能耗 管道公司、油轮公司、美国环境保护局（EPA）  其他数据 Ecoinvent database（全球用户最多的LCA数据库）  数据来源 寿命周期清单分析——沥青  普通沥青LCI  生产1t沥青，不考虑基础设施 1t沥青单位原油开采运输炼油存储总计 原材料原油kg10001000 能源消耗 天然气kg18.90.40.580.1920.1 原油kg17.59.311.92.240.9 煤炭kg00.210.490.331.03 铀g00.000010.000030.000020.0001 非能源资源消耗水L0487224143 排放至大气 CO2g9913530078372007831174244 SO2g29033413027781 NOxg2704365211770 COg52470163613 CH4g54816256595  能耗2830.76MJ/t，温室气体排放189.12kg/t 寿命周期清单分析——沥青  改性沥青LCI  SBS含量3.5% 原材料 普通沥青965kg（96.5%） SBS 35kg（3.5%） 采用高速剪切法制备 寿命周期清单分析——沥青  改性沥青LCI  生产1t改性沥青，不考虑基础设施 1t改性沥青单位普通沥青SBS剪切合计 原材料原油kg96522.6988 能耗 天然气kg19.429.80.7850 原油kg39.520.10.359.9 煤炭kg15.42.18.5 铀g0.0000600.000150.0002 非能源资源消耗水L1386843977078 排放至大气 CO2g16814611771910046295910 SO2g754842341630 NOxg743614181375 COg591763671 CH4g574493181085  能耗5412.22MJ/t，温室气体排放323.04kg/t 寿命周期清单分析——沥青  乳化沥青LCI  沥青固含量65% 原材料组成（1.54t） 普通沥青1000kg（65%） 乳化剂4.615kg（0.3%） 盐酸4.615kg（0.3%） 水529.2kg（34.4%） 寿命周期清单分析——沥青  乳化沥青LCI  生产含1t残余沥青的乳化沥青，不考虑基础设施  能耗3209.97MJ/t，温室气体排放219.75kg/t 每吨乳化沥青：能耗2084.40MJ/t，温室气体排放142.69kg/t 含1t残余沥青的乳 化沥青 单 位 普通 沥青 乳化剂（生 产和运输） 盐酸（生产 和运输） 热水（水和 加热） 乳化沥青 制备 总计 原材料原油kg10001.11001.1 能耗 天然气kg20.10.220.340.081.2121.9 原油kg40.91.40.41.80.444.9 煤炭kg1.030.30.670.073.255.32 铀g0.000060.000020.0000400.000230.0004 非能源资 源消耗 水L1431562608149977 排放至大 气 CO2g17424446023985545915455203746 SO2g7817.1161953876 NOxg7702010827835 COg6134.94.12.95.1629 CH4g59567.73.728640 1 2 3 4 背景及现状 沥青路面能耗及排放测算方法 寿命周期清单分析——沥青 典型沥青路面技术测算分析 交流内容 5结语 典型沥青路面技术测算分析  测算的边界条件 典型沥青路面技术测算分析  沥青路面施工过程分解 沥青路面施工过程中各种原材料的消耗 材料运输的距离 混合料拌和楼的燃油和电力消耗 施工现场摊铺机、压路机的工作油耗等 沥青 集料 添加剂 原材料生产原材料运输 公路 水路 铁路 混合料生产 装载机 拌和 加热 路面施工 摊铺机 压路机 混合料运输  数据调查 典型沥青路面技术测算分析  原材料生产环节 沥青：欧洲沥青协会的数据库（Eurobitume2012） 碎石：中国本地化LCA基础数据库CLCD 原材料（1t）普通沥青SBS。